Компютерна графіка

06:58
Комп’ютерна графіка
Комп'ютерна графіка – область діяльності та результат такої діяльності, в якій комп'ютери використовуються як інструмент для створення зображень і для обробки візуальної інформації, отриманої з реального світу.
Види комп'ютерної графіки
відрізняються принципами формування та способ

06:58
3D - тривимірна
2D - двовимірна
фрактальна
точка
лінія
трикутник
площина
векторна
растрова
тривимірна
Комп'ютерна графіка
Найменший елемент

06:58
1. Растрова графіка
зображення представляє собою сітку пікселів або кольорових крапок (зазвичай прямокутну) на комп'ютерному моніторі, папері та інших пристроях відображення чи матеріалах

06:58
Растр -
(от англ. raster) – представлення зображення в вигляді двовимірного масиву точок (пікселів), впорядкованих в ряди та стовпці

06:58
Характеристики растрового зображення
Кількість пікселів - розмір. Може вказуватися окремо кількість пікселів по ширині і висоті (1024 × 768, 640 × 480, ...) або ж, рідко, загальна кількість пікселів (часто вимірюється в мегапікселях);

06:58
011010110010 011101001110
Характеристики растрового зображення
Кількість пікселів - розмір. Може вказуватися окремо кількість пікселів по ширині і висоті (1024 × 768, 640 × 480, ...) або ж, рідко, загальна кількість пікселів (часто вимірюється в мегапікселях);
кількість використовуваних кольорів або глибина кольору (ці характеристики мають наступну залежність: N = 2k, де N - кількість кольорів, а k – глибина кольору);
24 b
24-бітний Truecolor - колір використовує
по 8 біт для червоної, синьої та зеленої складових, 28 = 256 різних варіанти представлення кольору для кожного пікселя, всього 16 777 216 кольорів (256×256×256 ? 224)
4-бітный колір (24 = 16 кольорів)
8-бітный колір (28 = 256 кольорів)
01101001
1001

06:58
Характеристики растрового зображення
Кількість пікселів - розмір. Може вказуватися окремо кількість пікселів по ширині і висоті (1024 × 768, 640 × 480, ...) або ж, рідко, загальна кількість пікселів (часто вимірюється в мегапікселях);
кількість використовуваних кольорів або глибина кольору (ці характеристики мають наступну залежність: N = 2k, де N - кількість кольорів, а k – глибина кольору);
Розділова здатність – довідкова величина, що говорить про рекомендований розмір піксела зображення. Вимірюється в кількості елементів на одиницю довжини – dpi, ppi, lpi, …
300 ppi
72 ppi

06:58
Характеристики растрового зображення
Кількість пікселів - розмір. Може вказуватися окремо кількість пікселів по ширині і висоті (1024 × 768, 640 × 480, ...) або ж, рідко, загальна кількість пікселів (часто вимірюється в мегапікселях);
кількість використовуваних кольорів або глибина кольору (ці характеристики мають наступну залежність: N = 2k, де N - кількість кольорів, а k – глибина кольору);
Розділова здатність – довідкова величина, що говорить про рекомендований розмір піксела зображення. Вимірюється в кількості елементів на одиницю довжини – dpi, ppi, lpi, …
Колірний простір (колірна модель) - RGB, CMYK, XYZ, YCbCr та ін.

06:58
Растрова графіка
Переваги
Растрова графіка дозволяє створити (відтворити) практично будь-який малюнок, незалежно від складності.
Поширеність – растрова графіка використовується практично скрізь: від маленьких значків до плакатів.
Висока швидкість обробки складних зображень, якщо не потрібно масштабування.
Растрове представлення зображення природно для більшості пристроїв введення-виведення графічної інформації (монітори, матричні та струменеві принтери, цифрові фотоапарати, сканери.)
Недоліки
Великий розмір файлів з простими зображеннями.
Неможливість ідеального масштабування.
Неможливість виводу на плоттер.

06:58
Основний недолік растрової графіки:
збільшення зображення призводить до ефекту пікселізації

06:58
Формати растрової графіки
.png
.pcx
.tiff
.raw

06:59
ретушування, реставрація фотографій;
створення і обробка фотомонтажу;
оцифровка фотоматеріалів за допомогою сканування (зображення виходять в растровому вигляді)
Застосування растрової графіки

06:59
Paint
Adobe PhotoShop
GIMP
Corel PhotoPaint
Photostyler
Picture Publisher
Painter
Fauve Matisse
Corel Paint Shop Pro
Скріншот
Програми для роботи з растровою графікою

06:59

06:59
2. Векторна графіка
Векторна графіка – спосіб представлення об'єктів і зображень в комп'ютерній графіці, заснований на використанні геометричних примітивів, таких як точки, лінії, сплайни і багатокутники.

06:59
Сучасні комп'ютерні монітори відтворюють інформацію в растровому форматі. Для відображення векторного формату на растровому моніторі застосовуються перетворювачі, програмні чи апаратні, вбудовані в відеокарту.
Існує вузький клас пристроїв, орієнтованих виключно на відображення векторних даних. До них відносять монітори з векторною розгорткою, графобудівники, а також деякі типи лазерних проекторів.
Векторна графіка

06:59
Примітиви векторної графіки
Прямі лінії;
Ломані лінії;
Багатокутники;
Кола та еліпси;
Криві Без'є;
Текст (в деяких комп'ютерних шрифтах, таких як TrueType, кожна літера створюється з кривих Без'є).
Цей перелік неповний.
Заливка
Вузли
Сегменти

06:59
Векторний рисунок уявляє собою сукупність примітивів, з кожним елементом векторного рисунку можна працювати окремо

06:59
Перетворення об'єктів векторної графіки
Векторні графічні редактори дозволяють обертати, переміщувати, відбивати, розтягувати, скошувати, виконувати різні перетворення об'єктів, комбінувати примітиви в більш складні об'єкти.
Більш складні перетворення містять операції на замкнутих фігурах: об'єднання, доповнення, перетин і т. і.
Векторна графіка ідеальна для простих чи складних малюнків, які не потребують в фотореалізму.

06:59
Способи збереження примітивів векторної графіки
Наприклад, для повного опису кола радіуса r необхідно зберігати дані:
радіус r ;
координати центру кола;
колір і товщина контуру;
колір заповнення.
Криві другого порядку
х2+а1у2+а2ху+а3х+а4у+а5=0
Криві третього порядку
х3+а1у3+а2х2у+а3ху2+а4х2+а5у2+а6ху+а7х+а8у+а9=0
Криві Без'є

06:59
Переваги та недоліки векторної графіки
Переваги
Об'єм файлу не залежить від розміру малюнка;
Можна нескінченно збільшувати фігуру, вона залишається гладкою, з рівним краєм;
При збільшенні чи зменшенні об'єктів товщина ліній може бути постійною;
Параметри об'єктів зберігаються та можуть бути змінені. Це означає, що переміщення, масштабування, обертання, заповнення і т. і. не погіршать якості малюнка.
Недоліки
Не всякий об'єкт може бути легко зображений у векторному вигляді;
Потрібний об'єм пам'яті и часу на відображення залежить від числа об'єктів та їх складності.
Перевід векторної графіки в растрову достатньо простий, але зворотне перетворення неможливе.

06:59
Програми для роботи з векторною графікою
Corel Draw
Adobe Illustrator
AutoCAD AutoDesk,
Micrografx Designer,
Macromedia FreeHand,
Visio.

06:59
Застосування векторної графіки
для створення вивісок, етикеток, логотипів, емблем та ін. символьних зображень;
для побудови креслень, діаграм, графіків, схем;
для мальованих зображень з чіткими контурами, які не мають багатого спектру відтінків кольорів.

06:59
Порівняння векторної та растрової графіки

06:59
3. Фрактальна графіка
Математичною основою фрактальної графіки є фрактальна геометрія. В основу метода побудови зображень покладено принцип наслідування від так званих «батьків» геометричних властивостей об'єктів - наслідників

06:59
Поняття фрактал, фрактальная геометрія и фрактальная графіка, з'явилися в кінці 70-х, сьогодні активно використовують математики и комп'ютерні художники.
Слово фрактал утворено від латинського «fractus» і в перекладі означає «складається з фрагментів».
Воно було запропоновано математиком Бенуа Мандель-Бротом в 1975 році
Фрактальна графіка
Фрактал — це нескінченна самоподібна геометрична фігура, кожний фрагмент якої повторюється при зменшенні масштабу

06:59
Фракталом є структура, що складається з частин, які в якому-то сенсі подібні цілому.
Об'єкт називають самоподібним, коли збільшені частина об'єкту схожі на сам об'єкт та один на одного. В простішому випадку невелика частина фрактала містить інформацію про весь фрактал.
Фрактальна графіка

06:59
racplanet 4.0
Art Dabbler
Ultra Fractal
Fractal Explorer
ChaosPro
Apophysis
Mystica
Програми для роботи з фрактальною графікою
*.pov;
*.frp;
*.frs;
*.fri;
*.fro;
*.fr3,
*.fr4
и др.

06:59

06:59
4. Тривимірна графіка

06:59
Тривимірна графіка (3D, 3 Dimensions) — розділ комп'ютерної графіки, сукупність прийомів та інструментів
(програмних, та апаратних), призначених для зображення
об'ємних об'єктів.
Тривимірна графіка

06:59
Тривимірне зображення на площині відрізняється від двомірного тим, що містить побудову геометричної проекції тривимірної моделі сцени на площину (напр. екран комп'ютера) за допомогою спеціалізованих програм. При цьому модель може як відповідати об'єктам з реального світу (автомобілі, будівлі, ураган, астероїд), так і бути повністю абстрактною (проекція четырьохвимірного фракталу).

06:59
Для отримання тривимірного зображення на площині виконують наступні кроки:
моделювання — створення тривимірної математичної моделі сцени та об'єктів в ній.
рендеринг (візуалізація) — побудова проекції відповідно обраної фізичної моделі.
вивід отриманого зображення на монітор або принтер.

06:59
В тривимірній комп'ютерній графіці всі об'єкти звичайно представляються як набір плоскостей (поверхонь чи часток).
Мінімальну поверхню називають полігоном.
Тривимірна графіка

06:59
Сцена (віртуальний простір моделювання) містить в собі кілька категорій об'єктів:
1. Геометрія (побудована за допомогою різних технік модель, наприклад будинок);
Тривимірна графіка

06:59
2. Матеріали (інформація про візуальні властивості моделі, наприклад колір стін та здатність вікон відбивати чи переломлювати світло)
3. Джерела світла (настройки напрямку, потужності, спектру освітлення)

06:59
4. Віртуальні камери (вибір точки і кута побудови проекції)

06:59
5. Сили та впливи (настройки динамічних викривлень об'єктів, застосовується в основному в анімації)
6. Додаткові ефекти (об'єкти, які імітують атмосферні явища: світло в тумані, хмари, полум'я та ін.)
Задача трьохвимірного моделювання — описати ці об'єкти та розташувати їх в сцені за допомогою геометричних перетворень у відповідності з вимогами до наступного зображення.

06:59
Комерційні програми:
Autodesk 3ds Max
Maya
Newtek Lighware
Softimage XSI
Sidefx Houdini
Rhinoceros 3D
Cinema 4D
Moho
ZBrush
Вільно розповсюджувані програми: Blender, K-3D и Wings3D
Програмне забезпечення для тривимірної графіки

06:59
3D-графіка знайшла застосування в багатьох сферах. Це:
Моделювання в промисловості;
Кінематографія;
Моделювання ландшафту, будинків и інтер'єрів;
Медицина;
Археологія;
Реклама;
Комп'ютерні ігри.
Застосування тривимірної графіки

06:59
Наприклад, програма Autodesk 3ds Max підтримує імпорт файлів в форматах програм 3D Studio 4.0 (3DS, PRJ и SHP), Adobe Illustrator, StereoLithography (STL) и в форматі DXF програми AutoCAD, а експорт – в форматах 3D Studio 4.0, ASE, DXF, STL та в форматі WRL.
Формати файлів тривимірної графіки

06:59
Такі відомі компанії, як Adobe Systems, ATI Technologies, Boeing, Intel, Microsoft та Hewlett-Packard, на конференції 3D Industry Forum оголосили про підтримку ідеї розробки універсального формату файлів для тривимірної графіки. Цей формат отримав назву Universal 3D (U3D).
Мета - зробити тривимірну графіку більш доступною для самих широких верств користувачів.
Формати файлів тривимірної графіки

06:59

64x64
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
100100101001001010010010100
RGB
YCbCr
1001001010010
1010010010100
1001001010010
1001001010010
1010010010100
1010010010100
1001001010010
1010010010100
1001001010010
1001001010010
1010010010100
1010010010100
Трансформація кольорового простору із стиском
8x8
Опис формату JPEG

Y, Cb, Cr - канали

Дискретне косинусне перетворення (DCT)
Исходная матрица
8х8
Вычитаем из каждого элемента128
Умножаем на матрицу
DCT

Квантування з округленням
Матрица после DCT
Матрица квантования
Квантованная матрица
после округления
:

Кодування послідовності
-26,
-3, 0,
-3, -2, -6,
2, -4, 1, -4,
1, 1, 5, 1, 2,
-1, 1, -1, 2, 0, 0,
0, 0, 0, -1, -1, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0,
0, 0, 0,
0, 0,
0

06:59

06:59

06:59