Основные понятия компьютерной графики

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые был реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью большинства компьютерных систем.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображения с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, – компьютерная графика.

Содержание




В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую и векторную.

Растровая графика

Каким образом может быть представлена графическая информация в компьютере? Пусть у нас имеется прямоугольная картинка. Один из способов состоит в её разбиении на маленькие, а лучше очень маленькие квадратики, такие, чтоб их вообще не было заметно. После этого каждому квадратику ставится в соответствие некоторый цвет. Таким образом, можно представить любую картинку.

Квадратики называются пикселями, а совокупность пикселей — растром. Изображение на экране монитора, изображение, получаемое со сканера, цифрового фотоаппарата или цифровой камеры — растровое изображение.

Растровое изображение при увеличенииКачество растрового изображения зависит от размера пикселей. При сильном увеличении чёткой растровой картинки вы увидите набор квадратов разного цвета.

Практически все современные программы позволяют при увеличении растровой графики тем или иным способом размазать границы пикселей, но всё равно при увеличении растрового изображения его качество заметно ухудшается.

Изображения, полученные из внешнего источника (сканера, фотоаппарата), изображения фотографического качества, а также изображения с большим количеством деталей (при этом таких, что их сложно представить математически) имеет смысл представлять в растровом виде.

Векторная графика

Векторная графика представляется с помощью математических кривых. В определённых случаях такой способ намного удобнее и компактнее. Например, для описания прямой линии требуется всего лишь задать положение её начала и конца, а также её толщину и цвет — всего 4 числа. Любые картинки можно представить с помощью векторной графики, разница будет лишь в том, насколько сложными будут математические формулы, которые её составляют. Это значит, что при превышении некоторого предела сложности векторная графика будет занимать больше места в памяти компьютера или будет дольше рассчитываться.

Увеличенная векторная картинкаВекторная графика состоит из объектов, которые описываются с помощью опорных точек, соединённых так называемыми кривыми Безье. Каждый объект находится на отдельном слое, внешние слои заслоняют внутренние (как аппликация). Любой объект может быть отредактирован независимо от других. Кроме этого объекты можно всячески деформировать, растягивать и поворачивать без потери качества.

При преобразовании изображения фотографического качества в векторную графику оно обычно либо теряет детальность и множество цветов, либо занимает гораздо больше места, чем в растровом виде. Несмотря на это вполне возможно создать сложное векторное изображение самому, но для этого, скорее всего, понадобится мощный компьютер.

Векторная графика хорошо подходит для создания иллюстраций, логотипов, узоров, текстовых эффектов, схем, а также для анимации. Для того чтобы понять, когда выгодно применять именно векторную графику желательно сначала с ней поэкспериментировать, чтобы представлять её возможности.

Цветовые модели

Несложно догадаться, что цвет играет основополагающую роль в компьютерной графике. Поэтому, для эффективной работы с компьютерной графикой важно понимать, как представляется цвет на мониторе компьютера, а также на остальных устройствах ввода и вывода, с которыми Вы будете работать (сканер, принтер, цифровой фотоаппарат или камера).
Цветовые модели нужны для математического описания спектра цветов доступного человеческому глазу на экране монитора, сканирующих и печатающих устройств.
Цвета представляются моделью как результат смешения нескольких составляющих — базовых цветов. Каждый базовый цвет имеет свой диапазон интенсивности. При сложении всех базовых цветов с различной интенсивностью образуются цвета, доступные для данной модели. Цветовые диапазоны моделей могут различаться. Ни одна из существующих моделей не может представить все цвета доступные глазу, каждая из них лишь служит определённым целям.

Также различают аддитивные и субтрактивные модели.
В аддитивных моделях при сложении базовых цветов получается более светлый цвет, в субтрактивных — более тёмный.
Это значит, что в аддитивной модели нулевое значение интенсивностей всех базовых цветов определяет чёрный цвет, в субтрактивной — белый. Наоборот, в аддитивной модели максимальное значение интенсивностей всех базовых цветов определяет белый цвет, а в субтрактивной — чёрный.

Цветовая модель RGB

Цветовая модель RGBВ модели RGB цвета описываются с помощью сложения трёх цветовых пучков — красного (Red), зелёного (Green), и синего (Blue). Их также называют цветовыми каналами модели RGB. При их попарном сложении получаются жёлтый (Yellow), голубой (Cyan), и светло-пурпурный (Magenta) цвета. При сложении всех трёх получается белый (White) цвет.

Каждый из базовых цветов может принимать интенсивность в диапазоне от 0 до 255. Полное количество цветов, представляемых этой моделью равно 256*256*256 = 16 777 216. Чёрный цвет получается, если интенсивность всех базовых цветов равна нулю. Белый цвет получается при их максимальной интенсивности (255), то есть, RGB — аддитивная модель.

Можно представить модель RGB как 3 прожектора (красный, зелёный и синий), которые светят на экран. Регулируя яркость таких прожекторов можно получить желаемый цвет на экране. Именно на таком принципе работают современные проекторы.

Модель RGB хороша для описания цветов, отображаемых мониторами и сканерами, ведь именно в них цвет получается путём смешения световых пучков. Она также используется для описания цветов на страницах Интернет в специальном шестнадцатеричном виде (#RRGGBB).

Цветовая модель CMYK

Цветовая модель CMYKВ модели CMYK, в отличие от RGB, цвета смешиваются как краски: при отсутствии красок виден белый лист, после смешения всех красок максимальной интенсивности получается чёрный цвет. Стало быть, CMYK – субтрактивная модель. Базовые цвета CMY являются дополняющими к базовым цветам RGB, поэтому первые три базовых цвета модели CMYK можно получить путём вычитания из белого цветов RGB.

Цвета в CMYK не такие чистые, как в RGB. Базовые цвета модели CMYK — голубой (Cyan), светло-пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow). При их попарном смешивании получаются фиолетовато-синий (Blue), оранжево-красный (Red) и синевато-зелёный (Green) цвета. При смешивании этих трёх базовых цветов получается грязно-серый цвет, а не чёрный (как если смешать такие же цветные краски на листе, получится грязь). Поэтому помимо трёх базовых цветов в этой модели есть также чёрный (blacK) цвет. Это значит, что в CMYK используется 4 цветовых канала. Каждый из четырёх цветов может принимать значения от 0% до 100%.

Несмотря на то, что в CMYK способна принимать 100*100*100*100 = 100 млн. значений, её цветовой диапазон меньше, чем у RGB (~16 млн.) из-за перекрытия областей чёрной и цветной составляющей. Можно сказать, что в диапазон CMYK входят все тусклые цвета из RGB, а яркие – не все (особенно мало ярких синих, а также красных). Поэтому, если вы работаете в CMYK, то некоторые цвета модели RGB не будут работать. Чтобы цвета моделей лучше соответствовали друг другу, требуется настроить так называемые цветовые профили (ICC profiles) для ваших устройств — монитора, принтера, сканера и тому прочих.

Модель CMYK следует использовать, если изображение предназначено для печати, именно таким образом цвета описываются в печатающих устройствах. Более того, если Вы делаете изображение в RGB, при печати оно всё равно преобразуется в CMYK. При этом могут возникнуть значительные цветовые искажения. Если же Вы не собираетесь печатать свои творения (или не уверены), то Вам всё же рекомендуется работать с изображением в модели RGB.

Цветовая модель HSB

Цветовая модель HSBМодель HSB основывается не на базовых цветах, а на более естественных для восприятия понятиях: оттенок (Hue), насыщенность (Saturation) и яркость (Brightness) — всего 3 канала (яркость иногда называют не Brightness, а Lightness, тогда название модели не HSB, а HSL).

Снижение насыщенности аналогично добавлению белой краски на палитру, так же как снижение яркости — добавлению чёрной. Оттенок может принимать значения от 0° до 360°, а насыщенность и яркость — от 0% до 100%.

Модель HSB интуитивно лучше понятна, чем RGB или CMYK. Работая в ней легче найти нужный цвет. Графические файлы в изучаемых программах не создаются в цветовом режиме HSB, он служит лишь для удобства. Все цвета из этой модели автоматически переводятся в рабочую модель (обычно RGB или CMYK). При этом количество цветов, доступных модели HSB определяется количеством цветов рабочей модели (за счёт того, что значения насыщенности и яркости могут быть выражены в долях процентов, а не только целыми значениями процентов).



Похожие материалы:

Оставить комментарий