В век информационных технологий компьютерная графика распространилась по всему миру. Почему это так популярно? Где это используется? И вообще, что такое компьютерная графика? Давайте разберемся!
Компьютерная графика: что такое?
Самое простое — это наука. Кроме того, это одна из отраслей информатики. Изучите способы обработки и форматирования графического изображения с помощью компьютера.
Сегодня классы компьютерной графики существуют как в школах, так и в высших учебных заведениях. А сегодня сложно найти область, где бы она не пользовалась спросом.
Также на вопрос: «Что такое компьютерная графика?» — Вы можете ответить, что это одна из многих областей информационных технологий и, тем более, одна из самых молодых: существует уже около сорока лет. Как и любая другая наука, у нее есть свой конкретный предмет, цели, методы и задачи.
Какие задачи решает компьютерная графика?
Если рассматривать этот раздел информатики в широком смысле, то можно увидеть, что инструменты компьютерной графики позволяют решать следующие три типа задач:
1) Перевод словесного описания в графическое изображение.
2) Задача распознавания образов, т.е перевод изображения в описание.
3) Редактирование графических изображений.
Направления компьютерной графики
Несмотря на то, что сфера применения этой области информатики, несомненно, чрезвычайно широка, можно выделить основные направления компьютерной графики, где она стала важнейшим средством решения возникающих проблем.
Во-первых, иллюстративное направление. Это самый широкий из всех, поскольку он охватывает различные виды деятельности, от простой визуализации данных до создания анимационных фильмов.
Во-вторых, саморазвивающееся направление — компьютерная графика, тематика и возможности которой поистине безграничны, позволяет расширять и совершенствовать свои навыки.
В-третьих, направление исследований. Включает представление абстрактных понятий. То есть использование компьютерной графики направлено на создание изображения чего-то, что не имеет физического аналога. За что? Обычно, чтобы показать модель для наглядности или отследить изменение параметров и исправить их.
Какие существуют виды компьютерной графики?
Еще раз: что такое компьютерная графика? Это раздел информатики, изучающий методы и средства обработки и создания графического изображения с использованием технологий. Существует четыре вида компьютерной графики, несмотря на то, что существует огромное количество различных программ для обработки изображения с помощью компьютера. Это растровая, векторная, фрактальная и 3D графика.
В чем их отличительные черты? Во-первых, виды компьютерной графики различаются принципами формирования иллюстраций при просмотре на бумаге или на экране монитора.
Растровая графика
Базовым элементом растрового изображения или иллюстрации является точка. Если изображение находится на экране, точка называется пикселем. У каждого пикселя изображения есть свои параметры: цвет и положение на холсте. Конечно, чем меньше размер пикселей и чем больше их количество, тем лучше будет выглядеть изображение.
Основная проблема с растровым изображением — большой объем данных.
Второй недостаток растровой графики — необходимость увеличения изображения, чтобы увидеть детали.
Также при большом увеличении изображение оказывается пиксельным, то есть разбивается на пиксели, что сильно искажает иллюстрацию.
Векторная графика
Основной компонент векторной графики — линия. Конечно, в растровой графике линии тоже присутствуют, но они рассматриваются как набор точек. А в векторной графике все, что рисуется, — это набор линий.
Этот тип компьютерной графики идеально подходит для хранения высокоточных изображений, таких как проекты и диаграммы.
Информация в файле хранится не в виде графического изображения, а в виде координат точек, с помощью которых программа воссоздает изображение.
Следовательно, одна из ячеек памяти зарезервирована для каждой точки линии. Следует отметить, что в векторной графике объем памяти, занимаемой объектом, остается неизменным, а также не зависит от его размера и длины. Почему это происходит? Потому что линия в векторной графике задается в виде нескольких параметров или, проще говоря, формулы. Что бы мы с ним ни делали в будущем, в ячейке памяти изменятся только параметры объекта. Количество ячеек памяти останется прежним.
Таким образом, можно сделать вывод, что векторные файлы по сравнению с растровыми файлами занимают гораздо меньше памяти.
Трехмерная графика
3D-графика, или трехмерная графика, изучает методы и приемы создания объемных моделей объектов, которые лучше всего соответствуют реальным. Такие изображения можно рассматривать со всех сторон.
Гладкие поверхности и разнообразные графические формы используются для создания трехмерных иллюстраций. С их помощью художник сначала создает каркас будущего объекта, а затем поверхность покрывается материалами, визуально похожими на настоящие. Далее они создают гравитацию, освещение, свойства атмосферы и другие параметры пространства, в котором находится изображенный объект. Затем, при условии, что объект движется, задайте траекторию движения и его скорость.
Фрактальная графика
Фрактал — это дизайн, состоящий из одинаковых элементов. Большое количество изображений — фракталы. Например, снежинка Коха, множество Мандельброта, треугольник Серпинского и «дракон» Хартера-Хейтчи.
Фрактальный дизайн может быть построен с использованием алгоритма или путем автоматического создания изображения, которое выполняется расчетами по заданным формулам.
Изображение меняется, когда вы вносите изменения в структуру алгоритма или меняете коэффициенты в формуле.
Главное преимущество фрактальной графики в том, что в файле изображения сохраняются только формулы и алгоритмы.
Области применения компьютерной графики
Однако следует отметить, что присвоение этих направлений весьма условно. Более того, его можно детализировать и расширить.
Итак, перечислим основные направления компьютерной графики:
1) моделирование;
2) дизайн;
3) визуализация визуальной информации;
4) создание пользовательского интерфейса.
Где применяется компьютерная графика?
Трехмерная компьютерная графика широко используется в инженерном программировании. Информатика в основном пришла на помощь инженерам и математикам. С помощью трехмерной графики моделируются физические объекты и процессы, например, в анимации, компьютерных играх и кино.
Растровая графика широко используется при разработке печатных и мультимедийных изданий. Очень редко иллюстрации, выполненные с использованием растровой графики, создаются вручную с помощью компьютерных программ. Часто для этого используются отсканированные изображения, которые художник сделал на фотографиях или бумаге.
В современном мире цифровые фотоаппараты и видеокамеры широко используются для вставки растровых фотографий в компьютер. В результате подавляющее большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровой графикой, ориентированы не на создание изображений, а на редактирование и обработку.
Растровые изображения используются в Интернете в случае, если необходимо передать весь спектр цветов.
А вот программы для работы с векторной графикой, наоборот, часто используются с целью создания иллюстраций, а не для обработки. Такие инструменты часто используются в издательствах, редакциях, конструкторских бюро и рекламных агентствах.
С помощью векторной графики намного проще решать задачи дизайнерских работ, которые основаны на использовании простейших элементов и символов.
Несомненно, есть примеры высокохудожественных векторных работ, но они являются скорее исключением, чем правилом, по той простой причине, что подготовить иллюстрации с использованием векторной графики крайне сложно.
Для автоматического создания изображений с помощью математических расчетов разработано программное обеспечение, работающее с факторной графикой. Создание факторной композиции заключается в программировании, а не в дизайне или дизайне. Факторная графика редко используется для создания электронных или печатных документов, но часто используется в развлекательных целях.