Растровая и векторная графика

В современных компьютерах существует два принципиально различных способа хранения изображений: растровый и векторный. Соответственно и графические редакторы можно разделить на две категории: растровые и векторные.

При растровом методе сохраняется информация о цвете каждой точки рисунка или фотографии; он очень точно передает сложные изображения, но зато требует много памяти и плохо масштабируется. При попытке изменить размеры рисунка его контуры и цветопередача заметно искажаются. Например, если изображение уменьшается, несколько соседних точек превращаются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При укрупнении изображения увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, который виден невооруженным глазом. Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Любой пиксель имеет фиксированное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует некоторого количества бит информации, которое зависит от количества цветов в изображении. Чем больше количество цветов, тем лучше цветопередача, но тем больше занимает места полученный рисунок.

Чаще всего растровые изображения получают с помощью сканирования фотографий и других изображений, с помощью цифровой фотокамеры или путем «захвата» кадра видеосъемки. Растровые изображения можно получить и непосредственно в программах растровой или векторной графики путем преобразования векторных изображений.

Растровые графические редакторы подходят для обработки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций цветов и полутонов.

Среди растровых графических редакторов есть простые, например стандартное приложение Paint, и мощные профессиональные графические системы, например Adobe Photoshop и CorelPhoto-Paint.

Векторная графика строит изображения из простых базовых элементов типа прямых, эллипсов и т. д., которые хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул. Например, графический примитив точки задается своими координатами (X, Y), линия — координатами нача­ла (XI, Y1) и конца (Х2, Y2), окружность — координатами центра (X, Y) и радиусом (R), прямоугольник — величиной сторон и координатами левого верхнего угла (XI, Y1) и правого нижнего угла (Х2, У2) и т. д. Для каждого примитива назначается также цвет. В векторных графических редакторах легко изменять реальные размеры объекта с помощью мыши.

С помощью векторной графики можно получить не очень сложные, но компактные рисунки, прекрасно поддающиеся изменению размера.

Векторные графические изображения являются оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежей, схем и т. д.), для которых имеет значение наличие четких и ясных контуров. С векторной графикой мы сталкиваемся, когда работаем с системами компьютерного черчения и автоматизированного проектирования, с программами обработки трехмерной графики. Важным преимуществом программ векторной графики являются развитые средства интеграции изображений и текста, единый подход к ним. Поэтому программы векторной графики незаменимы в области дизайна, технического рисования, для чертежно-графических и оформительских работ. К векторным графическим редакторам относятся графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространеныCorelDRAW и Adobe Illustrator.

Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящее векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем. Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества.

Аппаратные средства ввода и вывода графических изображений

Аппаратные (или технические) средства компьютерной графики включают в себя множество различных устройств.

Монитор — это устройство вывода на экран текстовой и графической информации.

Мониторы бывают цветными и монохромными и могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки, чаще всего на 25 строк по 80 символов. Каждый такой участок называется знакоместо. В каждое знакоместо может быть введен один из 256 заранее определенных символов. Это могут быть большие и малые буквы, цифры, символы, а также псевдографика. На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и фона. На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используется повышенная яркость символов, подчеркивание и инверсное изображение.

Графический режим предназначен для вывода на экран графической информации (рисунки, диаграммы, фотографии и т. п.).

Любое изображение на экране представляется набором точек, которые называются пикселями. Число таких точек по горизонтали и по вертикали определяет разрешающую способность монитора, тем выше разрешающая способность монитора, тем выше качество изображения. Следует, однако, заметить, что разрешающая способность не зависит напрямую от размеров экрана монитора.

Режимы работы монитора зависят от типа видеокарты (или видеоадаптера), обеспечивающей управление и взаимодействие монитора с компьютером. Как известно, монитор показывает изображение, формируемое процессором компьютера. Однако процессор должен заниматься и другими задачами, а не только передавать картинку на монитор. Поэтому монитору, а точнее его адаптеру, необходима специальная память (она называется видеопамятью), в которую процессор записывает картинку. А уже затем, независимо от процессора видеоадаптер может выводить содержимое видеопамяти на экран, позволяя процессору заниматься другими задачами. Видеокарта, монитор и программы-драйверы этих устройств образуют видеосистему персонального компьютера.

Сканер - устройство для преобразования графической информации в цифровой формат. Он способен считывать изображение непосредственно с листа бумаги. Изображение сканируется построчно: оригинал освещается специальной лампой. Яркость считываемой в данный момент точки изображения кодируется двоичным числом и передается в компьютер. Аналогичный принцип используется и в факсовых аппаратах. Полученный электрический сигнал с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) порождает двоичные данные, последовательность которых и создает итоговое цифровое изображение. Кроме обработки фотографий и рисунков сканер часто используют (в комплекте со специальным программным обеспечением) для получения электронной версии печатных документов.

Часто для профессиональных графических работ используется такое устройство как графический планшет, или дигитайзер. Он позволяет вводить в компьютер чертежи или рисунки. Собственно рабочей поверхностью является специальный планшет, на который можно положить, например, лист бумаги с чертежом. В качестве рабочего инструмента используется круговой курсор (напоминает мышь, но меньше по размерам) или световое перо. Круговой курсор удобен для ввода чертежей, а световым пером можно пользоваться как обычной пишущей ручкой. Хорошие дигитайзеры имеют специальное покрытие, создающее практически полное ощущение письма по бумаге. Основное преимущество подобных устройств заключается в том, что они позволяют использовать абсолютные координаты точки рабочей поверхности, а не относительные, как, например, мышь. Кроме того, писать и рисовать с помощью дигитайзера куда удобнее, чем мышью.

return false">ссылка скрыта

Все чаще для ввода графической информации в компьютер используются цифровые камеры. Например, журналисты, персонал правоохранительных органов, страховые агенты и т. д. могут пользо­ваться цифровыми фото- и видеокамерами для оперативного получения информации с места события. Большинство цифровых камер имеет маленький цветной экран, на котором можно немедленно увидеть и оценить сделанный снимок. Цифровое изображение можно откорректировать при помощи компьютера и затем распечатать.

Прикладные программы работы с графикой. Графический редактор

Графический редактор — это программа, предназначенная для создания, редактирования и просмотра графических изображений. Существует множество различных графических редакторов. Некоторые из них, такие как Adobe PhotoShop и CorelDraw, предназначены для профессиональной работы с графикой. Другие, как например, Paint, встроенный в ОС Windows, доступны для работы любому пользователю, но и возможности у них не велики. Несложный графический редактор является сейчас обязательной сервисной программой в большинстве операционных систем.

Возможности графических редакторов самого разного уровня (длянеопытных пользователей-новичков и для профессиональных художников) существенно отличаются, однако имеются некоторые общие свойства и приемы работы.

Основные инструменты и режимы работы

Графические редакторы имеют набор инструментов для создания или рисования простейших графических объектов: прямых линий, кривых, прямоугольников, эллипсов, многоугольников и т. д. После выбора объекта на панели инструментов его можно нарисовать в любом месте окна редактора.

В графических редакторах над элементами изображения возможныоперации копирования, перемещения, удаления, поворота, изучения размеров и т. д. Чтобы выполнить какую-либо операцию над объектом, его сначала необходимо выделить.

Для выделения объектов в растровом графическом редакторе обычно имеются два инструмента: выделение области прямоугольное формы и выделение области произвольной формы.

Выделение объектов в векторном редакторе осуществляется с помощью инструмента Выделение объекта (на панели инструментаизображается стрелкой).

Инструменты редактирования рисунка позволяют вносить в рисунок изменения: стирать его части, изменять цвета и т. д. Для стирания изображения в растровых графических редакторах используют инструмент Ластик, который убирает фрагменты изображения (пиксели), при этом размер Ластика можно менять.

В векторных редакторах редактирование изображения возможно только путем удаления объектов, входящих в изображение, целиком.

Операцию изменения цвета можно осуществить с помощью меню палитра, содержащего набор цветов, используемых при создании и рисовании объектов.

Текстовые инструменты позволяют добавлять в рисунок текст и форматировать его.

Инструменты масштабирования в растровых графических редакторах дают возможность лишь увеличивать или уменьшать масштаб представления объекта на экране, не влияя при этом на его реальные размеры. Эта возможность может быть полезна в тех случаях, когда, например, необходимо подретушировать неровную границу или замаскировать цветовое пятно. В векторных графических редакторах легко изменять реальные размеры объекта с помощью мыши.

В последнее время все большее распространение получают программы трехмерного моделирования, также имеющие векторную природу.

Обладая изощренными методами отрисовки (метод трассировки лучей, метод излучательности), эти программы позволяют создавать фотореалистичные растровые изображения с произвольным разре­шением из векторных объектов.

Среди программных средств компьютерной графики особое место занимают программные средства деловой графики. Они предназначены для создания иллюстраций для отчетной документации, статистических сводок и других иллюстративных материалов, обычно это различные графики, диаграммы, схемы и т. п. Программные средства деловой графики обычно включаются в состав табличных процессоров (электронных таблиц).

К инструментам деловой графики можно отнести и системы автоматизированного проектирования (САПР), которые предназначены для создания чертежей, но по сути являются векторными графическими редакторами.

Совершенно особая группа—это программы компьютерной анимации. Они позволяют получать движущиеся изображения. С их помощью создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеопрезентации и пр. Такие программы позволяют создавать очень реалистичные движущиеся объекты. Для создания реалистических объектов в графических пакетах этой категории используется сложный математический аппарат. Графические пакеты компьютерной анимации требуют больших ресурсов компьютера по таким показателям как быстродействие и память.