Фрактальная графика

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов.

Простейший пример фрактальной графики - снежинка или дерево, в качестве достаточно сложных примеров фрактальной графики можно привести множество Мальдельброка.

Однако, фракталы - не только предмет математического любопытства, они имеют полезные приложения - их часто используют в развлекательных программах и киноматографии. Фрактальные пейзажи, например, использовались как декорации в научно-фантастических фильмах, например в "Star Trec - 2. The Wrath of Khan". Фракталы используются и непосредственно в компьютерной графике: это построение ландшафтов, деревьев, растений и генерирование фрактальных текстур.

СИФ-фракталы используются для сжатия изображений, и фрактальный метод часто дает лучшие результаты при многократном сжатии чем JPEG и другие методы сжатия, с малыми потерями качества изображения.

Фракталы с вpеменным поpогом используются для моделирования поведения хаотических динамических систем (систем, в которых небольшие изменения входных данных влекут за собой большие изменения в выходе) таких, как поведение погоды, или же сложные процессы в механике, акустике, физике, математике, биологии, химии, географии и т.д..

32. Ахроматические цветовые модели.

Цвета делятся на две категории — хроматические и ахроматические. К хроматическим цветам относятся красный, желтый, оранжевый, зеленый, синий, фиолетовый цвета и все их смеси. Хроматические цвета мы видим индивидуально. К ахроматическим (не имеющим цвета) относятся белый, черный и все оттенки серого, они различаются только по светлоте. Человеческий глаз способен различить до 400 переходных оттенков от белого к черному. Имея представление о природе цвета, можно понять, что белый цвет соответствует равномерной смеси частот электромагнитных колебаний оптического диапазона, а черный – отсутствию света. Для описания изображений, содержащих пиксели только этих двух цветов, а также промежуточных оттенков серого цвета используют две ахроматические (не включающие цвета) модели. Их важность в компьютерной графике обусловлена тем, что ахроматические изображения очень распространены и с ними приходится работать довольно часто. Ахроматическими называются монохромные и полутоновые изображения. Монохромное (или штриховое) изображение представляет собой изображение, каждый пиксель которого может быть только одного из двух цветов: основного (чаще черного) или фонового (чаще белого). Промежуточные варианты исключены. Для представления цвета такого изображения используют единственный монохромный канал. Монохромные изображения могут использоваться для хранения штриховой графики, например рисунков тушью или гравюр.

33. Хроматическая цветовая модель rgb.

Цветовую модель RGB – Red/Green/Blue – имеют изображения, предназначенные для экранного просмотра, а также полученные путем сканирования. Таким способом формируется цветное изображение на экране монитора или телевизора, данная модель применяется при подготовке графики, предназначенной для демонстрации на темных экранах.

Цветное растровое изображение сложено из точек, создаваемых в результате наложения красного (red), зеленого (green) и синего (blue) монохромных изображений на черном фоне (подложке). Эти слова соответствуют трем базовым цветам наиболее распространенной модели излучаемого цвета. Выбор именно этих базовых цветов обусловлен физиологией человеческого зрения, непосредственно воспринимающего только эти цвета. Все остальные цвета в этой модели образуются за счет смешения базовых цветов в различных пропорциях. Это смешение при рассматривании происходит в результате смыкания в глазу зрителя изображений от небольших, близко расположенных друг к другу источников света.

Тройки смежных источников, каждый из которых излучает определенный свет базовых цветов модели, могут имитировать более 16 миллионов цветов. Регулировка пропорций, в которых смешиваются базовые цвета, выполняется за счет изменения интенсивности излучения источников.

При сложении (смешении) лучей основных цветов этой модели (красный, зеленый, синий) образуется новый цветовой тон, который при этом оказывается светлее, чем отдельные его составляющие. Это неудивительно, ведь в результате одновременного свечения двух разноцветных лампочек суммарная освещенность в итоге бывает больше, и свет приобретает новый оттенок. Цвета подобного типа (излучаемые цвета) называют аддитивными (от англ, add – складывать), а цветовую модель, основанную на сложении цветов (RGB), аддитивной моделью.

Цветовое пространство модели RGB может быть представлено в виде цветового куба.

По осям координат откладываются значения яркости свечения базовых цветов (цветовых каналов). Каждая из цветовых составляющих может принимать значения от нуля (нет света) до максимального (наибольшая яркость). Внутреннее пространство образовавшегося куба содержит все возможные цвета данной модели. В начале координат значения каналов равны нулю (черный цвет). В противоположной точке смешиваются максимальные значения всех трех каналов, образуя белый цвет. На линии, соединяющей эти точки, располагаются оттенки, образованные соединением трех базовых цветов в равной пропорции. Эти оттенки составляют серую шкалу. При смешении базовых цветов одинаковой яркости в результате всегда получается ахроматический серый цвет, оттенок которого в зависимости от степени яркости базовых компонентов может варьироваться от черного до белого. Три вершины куба, лежащие на осях, дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Модель RGB можно назвать базовой моделью компьютерного дизайна. Цвета RGB складываются так же, как лучи света.

Для записи цвета пикселя полноцветного изображения в модели RGB нужно указать номер цвета, полученного смешением трех составляющих. Поскольку каждый цветовой канал по сути является полутоновым, для описания каждой из трех составляющих нужно указать значение цвета от 0 до 255, т.е. один из 256 возможных вариантов оттенка от черного до основного.

Как уже говорилось, для записи максимального значения полутонового оттенка в двоичном коде потребуется 8 бит памяти. Таким образом, если полутоновых каналов три, то глубина цвета RGB-изображения составляет: 8 бит * 3 = 24 бита.

Если полноцветное изображение будет иметь размеры 100 х 100 пикселей, то для его хранения потребуется: 100 пикселей х 100 пикселей х 24 бит = 240 000 бит –29,3 Кбайт памяти.

Таким образом, для представления цвета изображения в модели RGB используются три полутоновых канала, каждый из которых может описать 256 оттенков базового цвета). Полноцветное RGB-изображение, имеющее те же физические размеры, что и полутоновое (при одинаковом разрешении), займет в памяти компьютера в три раза больше места.

В практике компьютерной графики чаще всего используются растровые изображения с представлением цвета в восьмибитных полутоновых каналах. Однако современные графические редакторы позволяют применять для описания цвета 16-битные каналы.