- •Тема лекции «Компьютерная графика (кг)»
- •1 Вопрос. Понятие компьютерной графики
- •2 Вопрос. Видеосистема персонального компьютера.
- •3 Вопрос. Виды компьютерной графики.
- •4 Вопрос. Базовые элементы и Технологии обработки графической информации
- •5 Вопрос. Характеристика графических моделей
- •6 Вопрос. Кодирование информации
- •7 Вопрос. Цветовые модели.
- •8 Вопрос. Форматы графических файлов
5 Вопрос. Характеристика графических моделей
Автоматизация работы с изображением основана на его представлении математической моделью. В настоящее время для этой цели используют несколько классов математических моделей, из которых наиболее известны следующие три:
Растровые модели;
Векторные модели;
Модели трехмерной графики (3D - модели).
Все модели служат одной цели: представлять непрерывное аналоговое графическое изображение дискретной последовательностью чисел. Модели различаются между собой элементарными объектами, а также тем, как свойства элементарных изображений кодируются числами.
В растровой модели изображение считается:
Прямоугольным с фиксированными размерами по ширине и высоте;
Состоящим из регулярной последовательности цветных точек (пикселов1).
Когда форма объекта важнее, чем его цвет, используют векторные модели. Характерные примеры: чертежи, выкройки, схемы. Поскольку в векторной модели компьютер хранит не само изображение, а коэффициенты алгебраического уравнения, качество изображения не зависит от масштаба его увеличения.
Трехмерные модели позволяют передать не только сведения о цвете и форме объектов, но и об их взаимодействии в пространстве сцены. Полностью достоинства трехмерных моделей раскрываются, когда изображение динамически меняется и зритель может управлять воспроизведением. Поэтому трехмерные изображения либо просматривают с помощью специальных программ, позволяющих управлять углом зрения, либо их динамическое изменение предварительно записывают в видеоряд. Первый подход применяют в виртуальном моделировании, а второй – в кинематографии.
6 Вопрос. Кодирование информации
Изображение может храниться и обрабатываться в любой модели (векторной, растровой, трехмерной), но перед воспроизведением оно всегда преобразуется растровое. Это связано с конструкцией и принципом действия большинства экранных и печатающих устройств. Физически и экран и принтер являются растровыми устройствами. Поэтому в автоматизированном информационном обмене растровые изображения играют особую роль.
Схема кодирования растровых изображений - табличная. Кодирование выполняется в два этапа: сначала прямоугольное изображение представляется прямоугольной матрицей цветных точек, потом цвет каждой точки записывается числом или группой чисел.
Кодирование растрового изображения начинают с представления его в виде прямоугольной матрицы точек. Параметр, характеризующий частоту следования точек, называется разрешающей способностью изображения или оптическим разрешением. Оно измеряется количеством элементов изображения (в данном случае - пикселов), приходящимся на единицу длины изображения.
Системной единицей измерения длины является, как известно, метр (см, мм). Однако в вычислительной технике традиционно используется внесистемная единица – дюйм, и оптическое разрешение измеряется количеством точек, приходящихся на один дюйм2 длины изображения – dpi, (dots per inch, англ ). Это грубое отступление от международных стандартов имеет столь прочные корни, что в большинстве случаев целесообразнее принять его к сведению, чем преодолевать. Так, например, максимальное оптическое разрешение технических устройств, выраженное в единицах dpi, является их стандартной технической характеристикой. Некоторые характерные значения для распространенных устройств приведены в таблице
Оптическое разрешение |
Характеристика разрешения |
Характеристика устройств |
72…250 dpi |
Экранное |
Устройства экранного воспроизведения |
300 dpi |
Низкое |
Принтеры и сканеры бюджетного класса, предназначенные для обслуживания внутреннего документооборота предприятий |
600 dpi |
Средне |
Принтеры и сканеры экономического класса |
1200 dpi |
Высокое |
Принтеры и сканеры представительского класса, предназначенные для обслуживания внешнего документооборота предприятий |
2400 dpi |
Полиграфическое |
Полиграфические устройства |
4800 dpi |
Сверхвысокое |
Репродукционные устройства |
Суть растрового подхода заключается в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек разного цвета.
Векторный подход представляет изображение как совокупность простых элементов: прямых, линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами.
В растровой графике графическая информация - это совокупность данных о цвете каждого пикселя на экране. В векторной графике графическая информация – это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие рисунок. Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка
Пикселей совпадает с координатной сеткой. Горизонтальная ось Х направлена слева направо, а вертикальная ось У – сверху вниз.
Для примера рассмотрим «маленький монитор» с растровой сеткой размером 10х10 и черно-белым изображением.
-
Для кодирования в растровой форме на таком экране требуется 100 бит (1 бит на пиксель). Представим этот код в виде битовой матрицы, в которой строки и столбцы соответствуют строкам и столбцам растровой сети. Пусть «1» обозначает закрашенный пиксель, а «0» - не закрашенный. Вот как будет выглядеть такая матрица:
0000000000
0001000100
0001001000
0001010000
0001100000
0001010000
0001001000
0001000100
0000000000
В векторном представлении буква «К» - это три линии. Всякая линия описывается указанием координат её концов в таком виде:
ЛИНИЯ (Х1,У1,Х2,У2)
Изображение буквы «К» можно описать следующим образом:
ЛИНИЯ (4,2,4,8)
ЛИНИЯ (5,5,8,2)
ЛИНИЯ (5,5,8,8)