Виды компьютерной графики и их особенности

Области применения компьютерной графики

Компьютерная графика (КГ) представляет собой отдельную область человеческой деятельности, в рамках которой выполняется создание и обработка изображений посредством компьютеров и специального ПО. Кроме того, под компьютерной графикой подразумевают метод трансформации реальной визуальной информации в оцифрованную форму, а также ее сохранение и изменение.

Сферы, в которых используется КГ:

• Научная графика

На первых порах компьютерную графику использовали в качестве инструмента визуализации результатов научной сферы и производства. Для упрощения восприятия сложных идей и концепций они отображались на чертежах и диаграммах. Применялся режим символьной печати. Затем с помощью графопостроителей вычерчивались на поверхности бумаги чернильным пером. На сегодняшний день ПО дает возможность демонстрировать результаты вычислений наиболее понятным образом.

• Деловая графика

Она необходима для лучшего понимания различных параметров эффективности предприятий. Содержится в электронных таблицах. Количественные значения из статистик, отчетов, планов конвертируются в изображения.

• Конструкторская графика

Включена в состав систем автоматизации проектирования (САПР) для работы инженеров, строителей, архитекторов. Конструкторскую графику применяют, к примеру, в процессе создания изображений на плоскости (сечения, проекции и т.д.) и при обработке изображений в трехмерном пространстве.

• Иллюстративная графика

Речь идёт о прикладном ПО, технологии создания произвольных рисунков и чертежей на экране компьютера. Графические редакторы являются простейшими представителями данной категории.

• Художественная/рекламная графика

Распространение ТВ повлекло за собой мощный прогресс в области разработки рекламы, компьютерных игр, мультиков, презентаций. В этих целях применяются мощные компьютеры, которые способны воспроизводить реалистичную анимацию.

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов
Исполнительный директор Geekbrains
Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.
Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!
Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов
Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023
Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка
Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains
Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽
Получить подборку бесплатно
pdf 3,7mb
doc 1,7mb
Уже скачали 31994
• Пиксель арт

Вид цифрового искусства, которое подразумевает применение растровой графики и пиксельного изменения изображений.

Пиксели представляют собой элементы растрового изображения. Существуют в форме точек или квадратов. Благодаря такой графике раньше создавались компьютерные и телефонные игры.

• Компьютерная анимация

Является способом разработки движущегося изображения посредством объединения некоторого количества его промежуточных состояний и различных сложных математических расчетов. На данный момент есть несколько разновидностей анимации: мультипликация по ключевым кадрам, программируемая анимация, анимация вручную и т.д.

• Мультимедиа

В этом случае высококачественная картинка отображается на экране вместе со звуком.

Основные виды компьютерной графики

Рассмотрим основные методы вывода изображений на экран:

1. Двухмерная графика. Самая обычная плоская картинка. Отсутствие объема объясняется наличием лишь двух измерений (ширины и высоты). Двухмерные изображения чаще всего применяют для разработки логотипов, макетов веб-сайтов, рекламных баннеров, интерфейсов, а также в мультипликации и кинематографе.
2. Векторный рисунок. Изображение, которое состоит из набора элементарных геометрических объектов: точек, прямых, кривых, окружностей, многоугольников и так далее. Каждая фигура имеет определенные свойства, скажем, толщину линий, цвет заливки и многое другое. При создании картинок применяют формулы и координаты. Например, для создания треугольника необходимо прописать его вершины, цвет заполнения и обводку. При формировании сложных изображений применяют несколько геометрических фигур, которые совмещаются друг с другом. Вместе с тем, такую картинку можно редактировать.

Среди преимуществ векторной графики можно выделить:

• небольшой объем используемой на компьютере памяти;
• возможность выполнять трансформацию и масштабирование без снижения качества;
• одинаковость отображения вне зависимости от применяемого устройства.

Недостатки векторной графики:

• проблемы с трансформированием растровых изображений в векторные;
• нет автоматического ввода;
• сложности совмещения программ создания и просмотра;
• отсутствие возможности представления всех изображений при помощи примитивов.

Растровые изображения

Внешне такая картинка похожа на клетчатый лист бумаги, в которой каждая клетка является точкой-пикселем. Эти точки собираются в строки и столбцы, а те — в матрицу (растр). Все пиксели имеют свои цвета и месторасположения. Совокупность пикселей выстраивается в цельную картинку.

Ключевые особенности данного вида компьютерной графики:

• разрешение — число пикселей, которое приходится на единицу площади;
• глубина цвета — максимальное количество оттенков цветов, которое может включать в себя изображение;
• размер (ширина и высота в пикселях);
• цветовое пространство — способ отображения цветов в координатах определенной цветовой системы.

Читайте также!

3D-моделирование: виды, принципы, инструменты

Подробнее

Преимущества:

• реалистичность;
• есть автоматический ввод;
• высокоскоростная обработка сложных изображений;
• совместимость со многими устройствами и программами просмотра.

Недостатки:

• занимают много места;
• наблюдаются потери качества при деформации и масштабировании.

Растровая графика применяется в следующих сферах: дизайн интерьеров, графический дизайн, web-разработка. Кроме того, такие изображения используются аниматорами и художниками. Самый популярный редактор — Adobe Photoshop.

Фрактальная графика

Во фрактальной графике используется принцип наследования геометрических качеств, которые передаются от фрагмента к фрагменту. Этот подход к графике базируется на математических вычислениях (формулах). В связи с отсутствием необходимости детализированного описания мелких элементов отрисовка объекта может осуществляться с помощью нескольких уравнений.

Компьютер в автоматическом режиме отображает полученные результаты. При этом в памяти устройства не нужно хранить никакие данные. Фрактальный метод используется во многих сферах компьютерной графики, науки и искусства, а сами фракталы — в растровой, векторной и 3D графике. Среди программ для создания таких изображений можно отметить: Fractal Explorer, Apophysis, Mandelbulb3D.

Трехмерная графика

Трехмерная графика специализируется на обработке объектов в трехмерном пространстве (где помимо ширины и высоты есть ещё и глубина). Предметы моделируются и перемещаются в виртуальном пространстве и могут быть рассмотрены под различным углом.

Существует две разновидности 3D моделей:

• Полигональная — набор вершин, ребер и граней, которые формируют многогранный объект, покрывая свободное 3D пространство.
• Воксельная – набор элементов объемной картинки, которая включает в себя значение растра. Эти элементы выкладываются в объемные модели объектов, содержащие внутренности.

При этом мониторы способны отображать лишь растровые изображения, а для визуализации используются ещё и векторные варианты. 3D-картинки по своей сути являются обманом зрения.

Только до 28.11

Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней

Список документов:

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей

Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Введите e-mail, чтобы получить доступ к документам

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Введите телефон, чтобы получить доступ к документам

Скачать подборку бесплатно pdf 2,5mb

Уже скачали 52300

Я подтверждаю согласие на обработку персональных данных.

3 цветовых модели компьютерной графики

• Цветовая модель RGB

Это самый распространенный подход к цветовому моделированию, который подразумевает комбинирование красного, зеленого и синего. Каждый из цветов имеет свои специальные параметры (например, яркость и интенсивность), между которыми имеется зависимость. Подставляя числовые значения от 0 до 255, можно получить либо наиболее темный, либо наиболее светлый оттенок.

Данные параметры учитываются при сложении в конечном цвете. В модели RGB цвет представляет собой вектор в трехмерной системе координат, который формирует куб. Внутри такого куба размещаются все остальные цвета. Данный подход реализован в телевизорах, мониторах, различных экранных панелях.

• Цветовая модель CMY (K)

В этом случае применяют цвета RGB, но отраженные от белой бумаги — голубой, малиновый и желтый. Оттенок создается на белом фоне. Если он будет иметь равные числовые значения всех трех цветов, то в результате появится черный.

Данная модель востребована в полиграфии и при использовании цветных принтеров. Однако ранее имелись некоторые проблемы, которые мешали нормальной печати. Во-первых, вместо черного получался грузно-коричневый, а во-вторых, требовались очень большие объемы краски. В связи с этим был введен ключевой цвет (K) – черный. Таким образом, была получена четырехцветная модель CMYK.

• Цветовая модель НSB

Все вышеперечисленные модели адаптированы под цветопередающую аппаратуру, а не под человека. Дело в том, что люди воспринимают цвета несколько иначе, нежели машины. Для решения этой проблемы была разработана модель HSB, преимущество которой заключается в том, что она позволяет создать визуально интуитивные оттенки насыщенности и яркости. Система состоит из координат цилиндрической формы.

Если добавить белый, то снизится насыщенность, а если увеличить черный, то снизится яркость.

Форматы графического файла

Формат графического файла представляет собой метод сохранения графической информации на внешнем носителе. Для разных целей применяются разные форматы. Например, если необходима фотографическая точность воссоздания цветов, то выбирают один из растровых вариантов сохранения изображения.

Если же нужно создать логотип или схему, то лучше всего выбрать векторный формат. От данного параметра будет зависеть объем памяти, занимаемой файлом. Используя современные графические редакторы, вы можете сами подобрать нужный формат.

Скорее всего, редактор сам предложит оптимальный вариант сохранения. Если вы планируете обрабатывать картинки только в одной единственной программе, то можете выбрать формат по умолчанию. Если же вы хотите работать и с другими приложениями, то следует нажать на один из универсальных вариантов. Некоторые форматы могут поддерживать как растровые, так и векторные изображения.

• Формат PDF (англ. Portable Document Format — портативный формат документа). Этот вариант позволяет хранить векторные, и растровые картинки, текст с большим количеством шрифтов, гипертекстовые ссылки. Кроме того, вы сможете сохранить настройки печатающего устройства. Полученные файлы не будут занимать много места.
• EPS (Encapsulated PostScript). Ещё один универсальный вариант, поддерживаемый практически всеми редакторами и операционными системами. Совместим со всеми цветовыми моделями. Существует множество типов данного формата (зависит от программы-создателя).
• BMP (Windows Device Independent Bitmap). В нем можно сохранять растровые изображения, которые будут открываться с помощью OS Windows. Довольно объёмный формат, так как для хранения информации о цвете каждого пикселя используются 24 бита.

  Читайте также!

  Зарплата дизайнера в 2024 году

  Подробнее
  
• GIF (CompuServe Graphics Interchange Format). В этом случае для рисунков применяется лишь 256 разных цветов. Для качественного сжатия файлов используется LZW-компрессия. Это полезно для графики, которая размещается в Сети.
• JPEG (Joint Photographic Experts Group). На самом деле это не формат, а алгоритм сжатия, принцип работы которого заключается не в поиске одинаковых элементов, а в разнице между пикселями. С повышением уровня компрессии удаляется все больше графической информации, что негативно сказывается на качестве.
• TIFF (Target Image File Format). Данный аппаратно-независимый формат является одним из самых популярных и качественных вариантов сохранения файлов. Поддерживается почти всеми редакторами. Позволяет работать с любыми цветовыми моделями и может сохранять изображения с использованием одной из трёх разновидностей сжатия: JPEG, ZIP, LZW.
• CDR — формат популярного векторного редактора CorelDraw. Пакет получил широкое распространение в связи с простой эксплуатации и наличием интерактивных спецэффектов (линз, прозрачностей, нестандартных градиентов и т.д.). CCX может быть открыт лишь с помощью CorelDraw. Не подойдёт для полиграфии и Интернета.

Дарим скидку от 60%
на курсы от GeekBrains до 24 ноября

Уже через 9 месяцев сможете устроиться на работу с доходом от 150 000 рублей

Забронировать скидку

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование