3. Види комп’ютерної графіки

Не зважаючи на те, що для роботи з комп’ютерною графікою існує маса класів програмного забезпечення, розрізняють усього 4 основних види комп’ютерної графіки. Це растрова, векторна, фрактальна і тривимірна графіка. Вони відрізняються принципами формування зображення при відображенні на екрані монітора або при друці на папері.

Рис.1.11. Види комп’ютерної графіки

РАСТРОВА ГРАФІКА

Застосовується у випадках, коли графічний об'єкт представлено у вигляді комбінації точок (пікселів), яким притаманні свій колір та яскравість і які певним чином розташовані у координатній сітці.

Рис.1.12. Подання растрової графіки

Такий підхід є ефективним у випадку, коли графічне зображення має багато напівтонів і інформація про колір важливіша за інформацію про форму (фотографії та поліграфічні зображення). При редагуванні растрових об'єктів, користувач змінює колір точок, а не форми ліній. Якість растрової графіки залежить від роздільної здатності, оскільки її об'єкти описуються точками у координатній сітці певного розміру. Роздільна здатність вказує кількість точок на одиницю довжини.

Засобами растрової графіки створюють та обробляють зображення, що потребують високої точності у передачі кольорів та напівтонів. Розміри файлів зв'язані із збільшенням роздільної здатності і можуть сягати десятки мегабайтів.

При збільшенні растрового зображення, можна спостерігати пікселізацію, тобто при масштабуванні збільшується розмір точок і стають помітними елементи растра.

Рис.1.13. Масштабування растрового зображення

Для усунення цього, потрібно заздалегідь оцифрувати оригінал із роздільною здатністю, достатньою для якісного відтворення при масштабуванні. Або, при масштабуванні застосовують метод інтерполяції, коли при збільшенні зображення, додається необхідне число проміжних точок.

Кольори растрової графіки найчастіше подають як результат змішування основних червоного (red), зеленого (green) і синього (blue) та підбору їх яскравості (інтенсивності – intensity). Для цього використовується модель RGB.

Рис.1.14. Модель змішування кольорів RGB

Змішування кольорів на екрані монітора аналогічне змішуванню акварельних фарб на папері, але з однією відмінністю. Колір акварельних фарб утворюється внаслідок відбиття світла, яке падає на них, тоді як колір на екрані формується в результаті випромінювання світла. Тому, коли змішуються на папері три основні фарби (червона, зелена, синя), то одержується чорний колір. А при змішуванні цих самих кольорів максимальної яскравості на екрані утворюється білий колір. При змішуванні максимально червоного і зеленого кольорів утворюється жовтий. Якщо ж яскравість червоного і зеленого кольорів невелика, утворюється коричневий колір. Змішування чотирьох основних компонентів кольору можна описати за допомогою таблиці кодування кольорів.

Таблиця 1.1.

Кодування кольорів у 4-бітній палітрі

Колір	Яскравість	Червоний	Зелений	Синій
Чорний	0	0	0	0
Синій	0	0	0	1
Зелений	0	0	1	0
Блакитний	0	0	1	1
Жовтий	1	1	1	0
Коричневий	0	1	1	0
Білий	1	1	1	1

ВЕКТОРНА ГРАФІКА

Векторна графіка забезпечує створення зображення з сукупності геометричних примітивів - (точок, ліній, кривих, полігонів), тобто об’єктів, які можна описати математичним рівнянням. На відміну від растрової графіки, яка подає зображення як набір пікселів (точок).

Рис.1.15. Елементи, з яких складається об’єкт

Отже, базовим елементом векторної графіки є лінія, яка описується математичною формулою. Таке представлення даних компактніше, але побудова об'єктів супроводжується неперервним перерахунком параметрів кривої у координати екранного або друкованого зображення. Лінія є елементарним об'єктом, якому притаманні певні особливості: форма, товщина, колір, тощо. Любий об'єкт (прямокутник, еліпс, текст і навіть пряма лінія) сприймається як криві лінії. Виключення складають лише імпортовані растрові об'єкти.

Векторні об'єкти завжди мають шлях, що визначає їх форму. Якщо шлях є замкненим, тобто кінцева точка співпадає з початковою, об'єкт має внутрішню ділянку, яка може бути заповненою кольором або іншими об'єктами. Всі шляхи містять дві компоненти: сегменти та вузли.

Шлях уявляє собою маршрут, що з'єднує початкову та кінцеву точку.

Сегмент - окрема частина шляху, може бути як прямою, так і кривою лінією.

Вузол - початкова або кінцева точка сегмента.

Кожен елемент векторної графіки містить ці три основні елементи і дозволяє їх редагування.

ФРАКТАЛЬНА ГРАФІКА

Фрактальна графіка, як і векторна – обчислюється, але відрізняється від неї тим, що об'єкти в пам'яті комп'ютера не зберігаються. Зображення будується за рівнянням (або за системою рівнянь), тому нічого, окрім формули, зберігати не потрібно. Змінивши коефіцієнти у рівнянні, отримують зовсім іншу картину.

Найпростішим фрактальним об'єктом є фрактальний трикутник.

Рис.1.16. Фрактальний трикутник

Побудуйте звичайний рівносторонній трикутник зі стороною а. Розділіть кожну із сторін на 3 відрізки. На середньому відрізку сторони побудуйте рівносторонній трикутник зі стороною, рівною 1/3 сторони початкового трикутника. І так далі. З отриманими трикутниками повторіть ті ж операції. Трикутники наступних поколінь наслідують властивості своїх батьківських структур. Так народжується фрактальна фігура. Процес наслідування можна продовжувати до нескінченності.

Фрактальними властивостями володіють багато об'єктів живої і неживої природи. Звичайна сніжинка при збільшенні виявляється фрактальним об'єктом. Фрактальні алгоритми лежать в основі росту кристалів і рослин.

Рис.1.17. Фрактальна сніжинка

Властивість фрактальної графіки моделювати образи живої природи шляхом, що можна обчислити, часто використовують для автоматичної генерації незвичних ілюстрацій.

ТРИВИМІРНА ГРАФІКА

Тривимірна графіка (3D, 3 Dimensions, укр. 3 виміри) – розділ комп'ютерної графіки, сукупність прийомів та інструментів (як програмних, так і апаратних), призначених для зображення об'ємних об'єктів.

Рис.1.18. Об’ємне тривимірне зображення

Найбільше застосовується для створення зображень на площині екрану або аркуша друкованої продукції в архітектурній візуалізації, кінематографі, телебаченні, комп'ютерних іграх, друкованій продукції, а також в науці та промисловості.

Тривимірне зображення на площині відрізняється від двовимірного тим, що включає побудову геометричної проекції тривимірної моделі (сцени) на площину (наприклад, 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 чотиривимірного фрактала).