1.История развития компьютерной графики.

История развития компьютерной графики началось уже в 20 веке и продолжается сегодня. Не секрет то, что именно графика способствовала быстрому росту быстродействию компьютеров.

1940-1970гг. – время больших компьютеров (эра до персональных компьютеров). Графикой занимались только при выводе на принтер. В этот период заложены математические основы.

Особенности: пользователь не имел доступа к монитору, графика развивалась на математическом уровне и выводилась в виде текста, напоминающего на большом расстоянии изображение. Графопостроители появились в конце 60-х годов и практически были не известны.

 

1971-1985гг. – появились персональные компьютеры, т.е. появился доступ пользователя к дисплеям. Роль графики резко возросла, но наблюдалось очень низкое быстродействие компьютера. Программы писались на ассемблере. Появилось цветное изображение (256).

Особенности: этот период характеризовался зарождением реальной графики.

 

1986-1990гг. – появление технологии Multimedia (Мультимедиа). К графике добавились обработка звука и видеоизображения, общение пользователя с компьютером расширилось.

Особенности: появление диалога пользователя с персональным компьютером; появление анимации и возможности выводить цветное изображение.

 

1991-2008гг. – появление графики нашего дня Virtual Reality. Появились датчики перемещения, благодаря которым компьютер меняет изображения при помощи сигналов посылаемых на него. Появление стереоочков (монитор на каждый глаз), благодаря высокому быстродействию которых, производится имитация реального мира. Замедление развития этой технологии из-за опасения медиков, т.к. благодаря Virtual Reality можно очень сильно нарушить психику человека, благодаря мощному воздействию цвета на неё.

 

Следствие использования графики

Совершенно изменилась архитектура программ. Если раньше отец программирования Вирт говорил, что любая программа это алгоритм + структура данных, то с появлением компьютерной графики на персональном компьютере программа – это алгоритм + структура данных + интерфейс пользователя (графический).

Программирование называют теперь визуальным программированием, т.е. компилятор дает большое количество диалоговых окон, где вводятся координаты и виден прообраз результата, и можно менять прообраз программы.

В 90-х годах появился стандарт изображения схем алгоритмов UML, его используют все учебники. Он учитывает объектно-ориентированные программы и способен изображать многозадачность. Имеется возможность схемы алгоритма рисовать самому из готовых стандартных форм. Т.к. все  программы используют графику (меню, товарные знаки, всякие вспомогательные изображения) их можно делать в современных компиляторах, не выходя из компилятора. UML рассматривается как международный стандарт. В нем 12 групп символов (каждая из групп с определением определенной специфики) и способов взаимосвязи между ними.

Переход к графическому интерфейсу был вынужден тем фактом, что человек воспринимает 80% данных через картинку, и лишь 20% - через ум, чувства.

2. Достоинства и недостатки растровой, векторной, фрактальной графики

Критерий сравнения	Растровая графика	Векторная графика
Способ представления изображения	Растровое изображение строится из множества пикселей.	Векторное изображение описывается в виде последовательности команд.
Представление объектов реального мира	Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов.	Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества.
Качество редактирования изображения	При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения.	Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества.
Особенности печати изображения	Растровые рисунки могут быть легко напечатаны на принтерах.	Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы.

Растровая графика – это точечное изображение, которое состоит из большого количества маленьких точек. А именно растровым изображением, называется изображение, созданное в растровом графическом редакторе таком как Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint, PhotoImpact, Paint Shop Pro и много других графических редакторов. Большое количество графических изображений в интернете, именно растровое.

Растр, говоря научным языком — это прямоугольная матрица пикселей (точек), каждый из которых имеет свой цвет. Из них и строится изображение. Сами пиксели имеют, как правило, квадратную форму. Вы легко можете в этом убедиться, увеличив масштаб изображения до максимума, в вашем редакторе.

 

Когда вы сканируете изображение или фотографируете его на цифровой фотоаппарат, вы тоже получаете матрицу из пикселей. Но пиксели настолько малы, что вы видите не их а, например, цветок.

Преимущества растровой графики в том, что она может хранить в себе фотоизображения очень высокого качества, которые с успехом можно применять где угодно. Однако, есть и недостатки. Допустим, вам нужно изменить размер изображения. Допустим, увеличить в два раза. Как результат, в изображении появляются дополнительные пиксели. Откуда они берутся? Все просто. Программа, которая это делает, просто размножает их. То есть, там где был один пиксель, становится два, точно таких-же. Это ухудшает качество изображения. Контрастные части становятся «лесенкой». С эти борются разными способами. В программе Adobe Photoshop имеется несколько алгоритмов интерполяции, то есть усреднения пикселов. В этом случае, для увеличения изображения информация о недостающих пикселях берется не из одного, а из нескольких соседних. Результат получается довольно приличный, но изображение все равно теряет качество. При том, качество тем хуже, чем больше увеличение.

Теперь уменьшим изображение. Что происходит в этом случае? Программа убирает лишние пиксели (например, каждый второй, при уменьшении в два раза). Это тоже чревато ухудшением качества, особенно если процент трансформации не кратен двум. Дело в том, что нельзя убрать полпикселя или еще меньше. Можно только целый. В этом случае, программа ведет себя непредсказуемо, но как правило, качество картинки опять падает. И опять нас спасает Photoshop, который делает это практически без потерь, опять же за счет интерполяции.

При подготовке изображений всегда применяется цветокоррекция. Всегда нужно, либо изменить тон, либо убрать какой-то преобладающий цвет, а иногда требуется тщательная ретушь. В этом случае изображение, также, необратимо изменяется. И если вы что-то сделали не так и сохранили файл, вернуть назад вам его уже не удастся, если только вы не сохранили резервной копии этого файла.

Еще одним недостатком растров является зависимость размера файла от размера изображения, так как, чем больше размер, тем больше пикселов в изображении.

Обобщая, хочу сказать, что растровые изображения получаются более качественными, если их уменьшать, а не увеличивать. Соответственно, при сканировании, лучше сразу выставить необходимое разрешение, которое может быть и больше требуемого, если вы планируете обработку изображения перед помещением его в публикацию.

 Векторная графика – это изображение  созданное на основе кривых, сплайнов, элипсов.. Подобные изображения строятся в специализированных программах, например в Adobe Illustrator или Corel Draw. Особенностью их является то, что строятся они не в решетке с пикселями, а с помощью линий и кривых, описываемых математическими формулами. За счет этого они могут трансформироваться в любую сторону, без потери качества.

 Как видно из рисунка, из каждой точки, лежащей на кривой, отходят два «усика». Это управляющие элементы кривых Безье. Они присутствуют в том или ином виде, в каждом редакторе, работающим с векторами. Объяснять принцип их действия сложнее, чем взять и попробовать их подвигать самому. К тому-же, сложные математические формулы, по которым они строятся, мало о чем вам скажут. За вас думает программа, в этом случае.

Векторным фигурам можно придавать различные формы, применять различные заливки, градиенты. Им можно менять прозрачность, режимы наложения.

Современные программы предоставляют богатые возможности для работы с векторами. Остальное зависит от вашей фантазии.

Текстовые объекты тоже относятся к векторной графике, так как имеют в своей основе, векторную структуру.

Векторные фигуры можно накладывать друг на друга, добавлять или убирать точки, преобразуя их.

 Единственным их недостатком является низкое количество цветов. Которые они могут в себе содержать. Вернее, цветов-то предостаточно, но назначить на одну фигуру вы можете только один цвет, либо градиент. Естественно, о фотореалистичности речи не идет.

Размер файла векторного изображения зависит не от его физических размеров, а от количества точек в фигурах и еще от некоторых факторов. Таким образом, изображение, размером в несколько метров может весить несколько килобайт.

Итак, подводим итоги. Растровая графика — это фотоизображения в любом цветовом диапазоне, но изменение ее размера, либо какая-то иная редакция — процесс необратимый, в отличие от векторов, которым вы можете изменить цвет или размер абсолютно без потери качества. Размеры файлов векторной и растровой графики тоже могут разительно отличаться.