Фрактальные изображения
Фрактальная графика, как и векторная, – вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменение коэффициентов в уравнении позволяет получать совершенно другую картину.
Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник (рис. 3), который получается следующим образом.Вначале строится обычный равносторонний треугольник со стороной а. Далее каждая из его сторон разделяется на три отрезка. На средних отрезках сторон строятся равносторонние треугольники со стороной, равной 1/3 стороны исходного треугольника. С полученными треугольниками повторяются те же операции. Треугольники можно достраивать аналогичным образом до бесконечности. Можно заметить, что треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур. Так рождается фрактальная фигура. Взяв такой бесконечный фрактальный объект и рассмотрев его в лупу или микроскоп, можно найти в нем все новые и новые детали, повторяющие свойства исходной структуры.
Рис. 3. Построение «фрактального треугольника» («снежинка Коха»)
Появление новых элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму. Очевидно, что описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.
Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений. Если взглянуть на ветку папоротникового растения, то можно увидеть, что каждая дочерняя ветка во многом повторяет свойства ветки более высокого уровня. В отдельных ветках деревьев чисто математическими методами можно проследить свойства всего дерева.
Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций и для создания изображений ландшафтов при разработке компьютерных игр (рис. 4).
Рис. 4. Изображение «Металлический коралл», созданное средствами фрактальной графики
Контрольные вопросы
1. Что называют визуальной коммуникацией? Каковы прикладные функции объекта визуальной коммуникации?
2. Назовите основные направления развития компьютерной графики и области применения компьютерной графики.
3. Расскажите о видах компьютерной графики: векторной, растровой, фрактальной и областях применения изображений каждого вида.
4. Дайте определения основных понятий растровой графики, расскажите об особенностях внешнего вида и способах получения растровых изображений.
5. Дайте определения основных понятий векторной графики, расскажите об особенностях внешнего вида и способах получения векторных изображений.
6. ОПИСАНИЕ ЦВЕТА КОМПЬЮТЕРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Графические редакторы, независимо от того растровые они или векторные, работают с изображениями, в которых непременно присутствует цвет, пусть даже просто чёрный и белый. Дескрипторы информационной модели компьютерного изображения содержат информацию об использованных в нём цветах. Редактирование изображений, особенно растровых, включает и изменение информации о цветах. В связи с этим становится актуальным выражение цвета в численном виде.
В процессе подготовки иллюстрации исходная фотография превращается в электронную форму, обрабатывается в графических программах, отображается на экране монитора, распечатывается на принтере или офсетной машине. На каждом этапе цвета обрабатываемого документа получают различным образом, и для корректной передачи цвета необходимо согласование всех этапов подготовки изображения. Таким образом, возникает необходимость однозначного описания цвета.
Цвет является важнейшим изобразительным инструментом. Как составная часть изображения, цвет выполняет сразу две важные функции: он является средством кодирования информации об изображённом предмете и средством воздействия на ассоциативную память зрителя, призванным вызвать у него определённые эмоции.
Физически в основе цвета лежит волновая природа электромагнитных колебаний высокой частоты света. Световые волны разной длины по-разному воздействуют на сетчатку глаза. В силу физиологии органов зрения цветовосприятие – субъективный процесс, и его характеристики во многом определяются индивидуальными особенностями человека. Дневной свет, например, субъективно воспринимается как лишённый цветовой составляющей, но в физическом смысле он представляет собой смесь колебаний всех частот (не только оптического, но и смежных диапазонов).
Одни устройства могут воспринимать цвета – это глаза человека, фотоплёнка, сканер. Другие воспроизводят цвета – фотобумага, принтер, офсетная машина.
При каждом из этих процессов число цветов хоть и велико, но меньше полного диапазона. Так, глаз не воспринимает цвета ультрафиолетового и инфракрасного излучения. Фотоаппарат бессилен перед очень тёмными оттенками. Традиционная офсетная печать не передаёт очень светлые и яркие тона.
Диапазон цветов, который может быть воспроизведён, зафиксирован или описан каким-либо способом, называется цветовым охватом. Цветовой охват монитора, офсетной машины и глаза разный, причём у глаза он наибольший. Часть из того, что воспринимает глаз, не может передать экран монитора. На экране, например, нельзя точно передать чистые голубой или жёлтый цвета. Часть цветов, которые отображает монитор, невозможно напечатать с помощью принтера или офсетной машины (на печати плохо передаются светлые оттенки, составляющие которых имеют низкую плотность). Существующую разницу цветовых охватов устройств вывода можно представить с помощью схемы (рис. 5).
 |
| ||||
| ||||
|
Рис. 5. Сравнение цветового охвата монитора, офсетной машины и человеческого глаза
Каждый из охватов может быть выражен определённой моделью цвета. Цветовые модели представляют собой средства для концептуального и количественного описания цветов определённых областей спектра.
В настоящее время для математического описания цвета предложено несколько цветовых моделей. Одновременное существование различных цветовых моделей объясняется тем, что ни одна из моделей не является идеальной или универсальной, и каждая наиболее применима в своей определённой прикладной области.
Устройство моделей одинаково: в каждой из них принято несколько базовых компонентов, и каждый базовый компонент вносит вклад в создание конкретного цвета. Базовые компоненты модели называются каналами, таким образом цветовые модели состоят из одного или нескольких цветовых каналов. Цвета, которые можно описать, используя выбранную модель, входят в её цветовой охват, или образуют цветовое пространство модели.