Что такое компьютерная графика – ее виды и назначение

Компьютерная графика – виды, что представляет собой, область применения, основные направления, определение и понятие

Создание компьютерной графики в начале становления компьютеров, считалось уделом программистов и вообще малопонятным процессом. Со значительным расширением возможностей компьютерной техники, понимать компьютерную графику и заниматься её созданием стало намного легче. Для пользователя ПК знания о графике были бы нелишними.

Что из себя представляет компьютерная графика?

Компьютерная графика (или CG, от англ. Computer Graphics) представляет собой вид деятельности, в которой компьютерную технику используют для получения, редактирования, хранения и визуализации информации, получаемой из внешнего мира, в виде цифровой информации.

В настоящее время существуют профессиональные мощные программы, которые нужны только для синтеза и обработки графической информации.

CG имеет огромное преимущество перед традиционными картинами, рисунками на бумаге, холсте или другими видами искусства: в любой момент изображение можно изменить без каких-либо следов с помощью технических средств.

Немного истории

Впервые появившиеся ЭВМ преследовали одну цель (что понятно из их названия): расчёт и вычисления.

При появлении электронно-лучевой трубки (или трубки Вильямса), встраиваемой в мониторы, теоретически возникла возможность выводить картинку на монитор в виде двоичного кода (1 и 0).

В 1952 году британский инженер запрограммировал выведение программы «ОХО» (те самые крестики-нолики) на ЭЛТ, что может считаться первой в мире компьютерной игрой.

В 1955 году было изобретено световое перо, аналог устройства ввода графических данных на монитор. Следующие 50 лет проводились исследования и патентовались изобретения в области графических изображений в электронном виде.

Основные направления

В настоящем время компьютерную графику делят на 4 направления:

1. Изобразительная. Работа направлена на создание изображений в цифровом виде.
2. Анализ и редактирование изображений.
3. Анализ сцен. Сравниваются несколько изображений, находятся связи между ними.
4. Когнитивная. Достаточно новое направление, работает на основе процесса мышления. Современные нейросети используют этот принцип.

Виды компьютерной графики

По способам отображения информации компьютерные изображения можно разделить на 2 большие группы: 2D и 3D. В свою очередь, они делятся на виды.

Растровая

Здесь структурным элементом является пиксель. Чем больше пикселей, тем качественнее выглядит картинка. Но есть нюанс: при увеличении количества пикселей увеличивается и размер исходного файла.

Картинку можно будет увеличить, одна качество от этого лучше не станет. Также качество растрового изображения зависит от устройства, на котором его создают: чем мощнее компьютер, тем лучше картинка, поскольку можно обработать большее количество пикселей.

Самым известным растровым редактором можно считать Adobe Photoshop.

Векторная

В её основе лежит сочетание объектов, которые принято называть примитивами: точки, прямые и косые линии, геометрических фигур.

Основным базовым элементом является линия, проведённая между двумя или более точками (узлами).

Преимуществом векторной графики является то, что она не требует мощных ресурсов для вычислений и не занимает больших объёмов памяти компьютера. Несколько примеров популярных графических редакторов, основанных на «векторе»:

• CorelDRAW;
• Adobe illustrator;
• Inkscape.

Трёхмерная

Человеческий глаз воспринимает объекты окружающего мира в трёх координатах: длина, ширина и высота. Так и строятся 3D-изображения. Правда, это визуальный обман: на монитор картинка все-равно выводится всего в двух плоскостях. Трёхмерная графика может быть воксельной или полигональной.

Воксельная мало чем отличается от растровой: представляет собой совокупность трёхмерных фигур.

Полигональная разновидность намного сложнее: эти изображения состоят из набора поверхностей (полигонов) разного размера, формы и цвета. В определённом порядке эти полигоны составляют трехмерные картинки, которые порой невозможно отличить от реальных объектов. Построение объектов в этом случае требует довольно мощного компьютера.

Фрактальная

Этот вид основан на свойстве описывать структуры, которые похожи на базовые. Используются простые математические алгоритмы, не требующие серьёзных вычислительных процессов.

  Создание превью картинки для видео на канале Ютуб

Сферы и области применения

Компьютерная графика используется во многих областях человеческой жизни для науки, развлечения и бытовых услуг. Вот несколько направлений, где применяется CG:

1. В науке. С появлением вычислительной техники работа учёных стала немого легче. Помощник, в виде практически никогда не ошибающейся машины пришёлся очень кстати. Если присоединить к этому и визуальную составляющую, то можно моделировать и проводить эксперименты только в виртуальной среде, а результаты выводить наглядно.
2. Деловая. Тут широко используются графики, таблицы, векторы, рассматриваются статистические данные в сравнении друг с другом, проводятся презентации.
3. Конструкторская работа. Ушли в прошлое огромные листы ватмана с вычерчиванием на них тушью планов зданий и приборов. Теперь это всё можно построить в специальных программах и рассмотреть предполагаемый объект с любой стороны и плоскости;
4. Иллюстрации. Является основным инструментом в работе графического дизайнера. Для работы в графических редакторах не нужно образование программиста, достаточно изучить принцип работы программ и построения иллюстраций.
5. Художественная графика, дизайн и реклама. Кино, телевидение и игростроение построены на этом направлении. Обычно создание сложной трёхмерной модели требует больших объёмов оперативной памяти, достаточного уровня профессионализма и времени.
6. Пиксель-арт. Пиксель – маленький квадратик определённого цвета. Набор большого количества пикселей составляет изображение. Вывод графической составляющей основан на неспособности человеческого глаза вычленять отдельные пиксели из всей массы. Старые компьютерные игры и мобильные приложения созданы при помощи пиксельной графики.
7. Анимация. Это искусство известно давно. На бумаге рисовались картинки, изображающие постепенно изменяющие положение предметы, а затем рисунки быстро сменялись друг за другом. В электронной графике принцип примерно такой же, только большую часть вычислений (как именно будет вырисовываться следующая картинка) проводит компьютер. Довольно широко распространилась технология «motion capture»: «захват движений» человека с датчиками специальной камерой, а затем выведение этих движений на экран и наложение любых слоёв изображения.
8. Средства мультимедиа. Тут используется сочетание высококачественного двигающегося изображения с параллельным выведением звука.

  Как и зачем используют ярлыки на компьютере

Компьютерная графика какие виды бывают краткий обзор

Компьютерная графика — это раздел информатики, который занимается применением компьютеров для создания изображений и визуализации реальных данных.

Компьютерной графикой пользуются в архитектуре, популярной прессе, химических лабораториях, промышленности, творчества, армии и даже в больницах ну и конечно развлекательной индустрии. Обычные пользователи компьютеров широко используют компьютерную графику .Обогащают картинками документы в Word или в Excel. Для этого используются рисунки типа клипарт или объекты.

Графика (не обязательно полезная) также встречается во многих ИТ-дисциплинах; разработчики программного обеспечения визуально создают привлекательный интерфейс, веб-мастера заботятся о внешнем виде своих сайтов, а производители графических приложений разрабатывают все более совершенные инструменты для создания графики. Изображения могут быть созданы с нуля, они могут также быть результатом обработки отсканированных фотографий и рисунков.

В связи с входом в нашу повседневную жизнь, изображений, сгенерированных с помощью компьютера
эта область информатики широко и активно развивается.

Существует четыре вида компьютерной графики, это растровые изображения, векторные изображения, трехмерные изображение; фрактальные изображения. Немного расскажу чем они отличаются друг от друга:

Графика растровая

В растровой графике изображения создаются из регулярно расположенных рядом пикселей. Они имеют различные цвета и оттенки яркости. Созданные таким образом изображения принято называть точечными (в просторечии-растровыми изображениями).

Карта бита (bit map) – это способ запомнить изображения с использованием пикселей, упорядоченных в ряды и столбцы.

Количество пикселей, используемых для преобразования изображения в компьютере зависит от его разрешения. Это понятие определяет количество пикселей на единицу площади. Чем выше разрешение изображения, тем больше его файл.

На объем графического набора также влияет количество запоминающихся цветов. Чем больше цветов, тем больше объем.

Запомнить экземпляров 16 777 216 цветов на одной поверхности, нужно использовать большее количество бит, чем запомнить до 256 цветов.

В случае растровых изображений количество пикселей, приходящаяся на единицу поверхности является величиной постоянной (разрешение), поэтому при увеличении растрового изображения происходит эффект увеличения пикселя.

На практике это проявляется в видимых на экране монитора или печати ступеньками, отсюда и качество изображения не лучшее. Происходит тогда потеря резкости изображения растровых изображений является их основным недостатком.

Еще одним недостатком является отсутствие возможности оперировать на фрагментах изображения. Растровую графику можно сравнить с картинкой, нарисованной красками. Изменение цвета любого участка заключается в нанесении кисточкой другого цвета. Здесь нельзя изменить, например, форму окрашенного объекта путем его моделирования, а только путем окраски на его место нового.

При соответствующем увеличении изображения можно увидеть отдельные квадратные точки, из которых состоит все изображение. Увеличение растрового изображения приводит к тому, что увеличивается также эти точки, линии и края становятся неровными. Это видно очень хорошо на прилагаемом рисунке.

Растровые изображения могут иметь разные форматы (файлы, хранящие растровые изображения, могут иметь разные расширения). Это связано с тем, что программы из этой группы позволяют сохранять обработанные файлы в собственном формате. Каждая из этих программ имеет возможность конвертирования изображений в определенный формат.

Для статей, которые передаются через интернет, важно использовать картинки, имеющие небольшой вес (до 1 КБ), от этого зависит скорость загрузки страницы. Поэтому используются форматы максимального сжатия JPEG, GIF, PNG.

Ниже приведены некоторые из наиболее популярных форматов растровых изображений:

• BMP — характерное расширение имени файлов, содержащих растровые изображения, используемые в Windows, а также множество других приложений.
• JPEG — один из самых популярных в настоящее время форматов растровых изображений, содержащий изображение в сжатом виде, без явной потери качества изображения. Эти файлы имеют расширение jpg.
• GIF — расширение цветных графических файлов (256 цветов), которые характеризуются небольшим количеством занимаемого ими места. Это возможно благодаря сжатию без потери качества изображения.
• PCX — расширение растровых файлов, которые хранят графику в старых версиях Windows.
• TIFF — формат файла, разработанный специально с мыслью о программах, предназначенных для верстки публикаций и управляется все программой для редактирования графики. Файлы, сохраненные в этом формате имеют расширение tiff.

Векторное изображение

Объекты, созданные в этом виде графики, определяются алгебраическими уравнениями (векторами). Картины и рисунки состоят из множества точек, через которые осуществляется прямые линии и кривые. Изображение векторное проще, т. е. записывается в виде узоров. Программа, которая отображает и позволяет редактировать пересчитывает формулы.

На практике создание такого изображения состоит в создании независимых друг от друга объектов. Каждый из них имеет такие свойства, как контур, размер, цвет и является отдельным юридическим лицом.

Изображения и векторные рисунки можно произвести масштабируя и моделируя без потери их качества. Здесь изменение формы какого-либо объекта заключается в моделировании его контура. Это значить, что контур можно менять, а заливка(картинка) останется преждней. Примером рисунков, созданных в векторной графике, может служить клипарт.

При этой графике не использует определения качества изображения. Объекты отображаются на экране монитора с разрешением, с которой работает видеокарта и печать с разрешением принтера.

Векторная графика имеет ряд преимуществ. Четкая на мониторе и на печати, занимает меньше места на диске и в оперативной памяти компьютера.

Недостатком векторной графики является отсутствие универсального формата записи (например, рисунок, созданный в Corelu мы можем прочитать только в этой программе.) Однако не все располагают дорогим программным обеспечением Corela чтобы рисунок стал вообще виден, поэтому вы должны изменить его формат (например, JPG).

Существует множество профессиональных программ, предназначенных для создания рисунков на основе векторной графики. Самыми популярными продуктами этой категории являются программы CorelDraw, Illustrator, WindowsDraw и дизайнер.

Изображения созданные при помощи векторной графики имеют следующие расширения файлов иллюстрации: CDR, CGM DRW WFM WPG DSP.

Трехмерная графика

Применяется она в создании видеороликов, архитектуре, создании дизайн-проектов, обучающих видеоматериалах, компьютерных играх. При помощи трехмерной графики можно даже создавать полноценные художественные фильмы.

Моделирование выполняется в специальных программах таких, как 3-D Designer, Modo, Cheetah 3D они помогают создавать объемные изображения, которые можно вращать и рассматривать со всех сторон.

Для создания объемных фигур используются гладкие поверхности и различные графические фигуры (многоугольники, а для создания игр часто используют треугольники, для более подвижного изображения).

В общем, имея одну из вышеперечисленных программ можно создавать очень интересные ролики, проекты, презентации, дизайн проекты и многое другое.

Фрактальная графика

В данное время фрактальная графика очень быстро развивается. Принцип изображений в этой графике заключается в геометрии. Увеличенная часть фигуры будет похожа на родительскую. Фрактал- это изображение состоящее из подобных друг другу элементов.

Создание фрактального изображения производится путем вычисления алгоритмов или при помощи определенных формул. Преимущество этой графики в том, что в файле изображения сохраняются только формулы и алгоритмы. Фрактальная графика используется для создания максимально приближенных к натуральным поверхностям например водная гладь, горы, облачное небо и так далее.

Для создания таких изображений используют программы Fractal Explorer, Chaos Pro и другие подобные программы.

Вот, пожалуй самые основные виды графики на сегодняшний день. Но прогресс не стоит на месте, данный вид информатики постоянно развивается из-за своей востребованности. Ведь интересней читать статьи с иллюстрациями, чем видеть перед собой голый текст, думаю вы согласитесь со мной, дорогие читатели.

ссылкой:

Виды компьютерной графики

Информация о материале Наш блог Иллюстратор 23840

Компьютерная графика, это такое научно-технологическое направление, которая занимается задачами по созданию, обработке и хранению изображений с помощью компьютера и его аппаратных и программных возможностей. Изображения на ПК хранятся в виде двоичного кода – координат, колера цвета, обозначенного в какой-либо цветовой модели. Сегодня мы поговорим о том, какие виды компьютерной графики существуют…

5 видов компьютерной графики

Способы отображения иллюстраций на экране выделяются по следующим типам:

• Двухмерная (2D);
• Векторная;
• Растровая;
• Фрактальная;
• Трехмерная (3D).

Что такое двухмерная графика

Двухмерная графика – это, простая картинка, которая выглядит плоской, вследствие того, что в нем применяются только два измерения – ширина и высота.

Несмотря на подобный вид у иллюстрации можно добиться объема с помощью света и теней, но не реалистичности, за исключением фотографий.

2D рисунки обычно используют для создания логотипов, макетов веб-сайтов, рекламных баннеров, интерфейсов, мультипликации и кинематографа.

Векторная графика

Векторный рисунок можно представить в облике элементарных геометрических объектов: точки, прямые, кривые, окружности, многоугольники, и т.д. Фигурам присваиваются какие-либо качества, например, толщина линий, цвет заливки. Для создания иллюстраций используются формулы и координаты.

К примеру, чтобы нарисовать треугольник нужно указать его вершины, цвет заполнения и обводку.

Для сложных рисунков используют набор геометрических фигур, которые собираются вместе как аппликация из бумаги на уроке труда в начальной школе, но при этом сохраняется возможность в дальнейшем редактировать получившеюся картинку.

Преимуществами векторной графики считаются:

• Малый объем занимаемой памяти на ПК;
• Трансформация и масштабирование без потери качества;
• Выглядит всегда одинаково, независимо от характеристик устройства отображения.

Отрицательными сторонами векторов являются:

• Невозможность представления всех изображений с помощью примитивов;
• Трудоемкий процесс перевода растровых изображений в векторные;
• Отсутствие автоматического ввода;
• Проблемы с совместимостью программ просмотра и создания.

Векторные картинки широко востребованы на предприятиях, занимающихся проектированием, конструкторских бюро, в рекламных агентствах, типографиях, и т. д. Графические редакторы, работающие с данным иллюстрациями, являются: Adobe Illustrator, Corel Draw, AutoCad, ArhiCad.

Полезные советы! Как создать хороший логотип для вашего бизнеса

Растровая графика

Растровые изображения представляет из себя, нечто, похожее на клетчатый лист бумаги, где одна клетка, это одна точка–пиксель, а образуемые ими строки и столбцы собираются в матрицу (растр). У каждого пикселя свой цвет и место, где он расположен. В комплексе, все пикселе образуют изображение.

Растровые изображения обладают следующими характеристиками:

• Разрешение – количество пикселей, приходящихся на единицу площади;
• Размер – ширина и высота в пикселях;
• Цветовое пространство – метод отображения цветов в координатах какой-либо цветовой системы;
• Глубина цвета – наибольшее количество оттенков цветов, которое может содержать изображение.

К плюсам растра относится:

• Реалистичность;
• Возможность автоматизированного ввода информации;
• Быстрая обработка трудных иллюстраций;
• Адаптивность под всевозможные устройства и программы просмотра.

К минусам растровых изображений можно отнести следующее:

• Большой размер занимаемой памяти;
• Невозможность деформации и масштабирования без потери качества.

С растровой графикой работают дизайнеры интерьеров, аниматоры, художники, web-разработчики, графические дизайнеры. К распространенным редакторам можно отнести: Adobe Photoshop.

Компьютерная графика — огромный набор возможностей для современного художника

Компьютерная графика — совокупность методов создания и редактирования изображений с помощью компьютеров и специального программного обеспечения. В наши дни компьютерная графика многими специалистами признается отдельным видом визуального и интерактивного искусства эпохи Постмодернизма.

Компьютерная графика — это результат внедрения в искусство новейших технологий обработки данных, позволяющих художнику без использования традиционных инструментов и материалов решать важные творческие задачи:

• создавать всевозможные визуальные и анимационные эффекты;
• изменять цвет и форму любого объекта;
• создавать художественные образы с помощью линий, штриховки и пятен.

Применение компьютерной графики

Сфера применения компьютерной графики сегодня не ограничивается научной и промышленной деятельностью. Ее широко используют в своей работе конструкторы, дизайнеры, архитекторы и аналитики для создания всевозможной документации и презентации своих проектов, а также фотохудожники при творческой обработке изображений.

Дополнительно, компьютерная графика применяется при создании:

Кроме того, в наши дни большой популярностью пользуется цифровая живопись, которую современные художники используют для написания картин разных стилей и жанров.

Цифровая живопись имеет ряд значительных преимуществ перед традиционной. Например, художник может в течение нескольких секунд подбирать нужный цвет и тип инструмента с помощью специальной программы, а также легко исправлять допущенные ошибки и сохранять начатую работу, чтобы вернуться к ней позже.

История компьютерной графики

История компьютерной графики берет свое начало с конца 40-х годов прошлого века, когда в компьютерах начали использовать электронно-лучевые трубки в качестве оперативной памяти. Уже тогда у специалистов появилась возможность создавать на экране осциллографов элементарные изображения, используя простейший код.

В 1952 году английский программист Александр Дуглас (Alexander Douglas) разработал первую в мире компьютерную игру «OXO» — виртуальный аналог знакомых всем крестиков-ноликов. Но в ней графика еще не использовалась.

Только через 10 лет Стив Рассел (Steve Russell) создал полноценную игру с графикой «Spacewar!», в которой два игрока управляли космическими кораблями, а интерактивные фигурки челноков перемещались на экране монитора.

В 1955 году был изобретено световое перо — аналог современного стилуса, но сфера его применения была ограничена научной отраслью. В середине 1960-х вышли в свет первые мультфильмы, созданные с использованием компьютерной графики, которые вызвали огромный интерес у зрителей.

Но только в 70-х годах ХХ века с появлением цветных мониторов цифровая графика начала стремительно развиваться. Тогда же появились первые персональные компьютеры, что позволило приобщиться к технологиям создания цифровых изображений огромному количеству людей.

С этого момента значительно расширилась сфера применения цифровой графики, началась активная разработка компьютерных игр, вскоре появились первые графические редакторы и стандарты, а в середине 1990-х — красочные работы пионеров цифровой живописи.

С началом нового тысячелетия для компьютерной графики наступила эра новых возможностей. Благодаря развитию уникальных цифровых технологий, доступности компьютеров и программного обеспечения, перед современными художниками открыты грандиозные перспективы для творческой самореализации.

Растровая графика

В растровой графике изображение хранится в виде мозаики из точек, где каждая точка имеет свой цвет. Растровыми изображениями являются цифровые фотографии, отсканированные иллюстрации. Такие изображения редко создаются «с нуля». Поэтому программы-редакторы растровой графики ориентированы не на создание изображений, а на их обработку.

Достоинства растровой графики:

• Растровая графика позволяет создать рисунок любой сложности.
• Сложные изображения обрабатываются быстро, если они не требуют масштабирования.
• Растровый формат является естественным для большинства устройств ввода-вывода (мониторов, принтеров, сканеров), так как изображение на этих устройствах тоже формируется из пикселов.

Недостатки растровой графики:

• Даже простое изображение будет иметь большой размер файла.
• Масштабирование ухудшает качество изображения.
• Невозможен вывод на отдельные устройства печати (например, векторный графопостроитель).

С растровыми изображениями работают такие графические редакторы как Adobe Photoshop, GraphicsMagick, ImageMagick.

Растровые изображения хранят в сжатом виде. Существует два типа сжатия: сжатие без потерь и сжатие с потерями. Сжатие с потерями предполагает некоторую потерю качества при восстановлении после сжатия. Однако, предполагается, что эта потеря качества должна находиться в некоторых допустимых пределах. Человеческий глаз не должен видеть существенной разницы изображения до и после сжатия.

Замечание 1

К форматам, поддерживающим сжатие без потерь, относятся следующие: .bmp, .gif, .png. Сжатие с потерями применяется в формате .jpeg. Формат .tiff позволяет хранить изображение как вообще без сжатия, так и с обоими видами сжатия.

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение в виде совокупности очень простых геометрических объектов. Такие объекты являются базовыми для построения изображения и называются примитивами.

Примитивами могут быть отрезки, маленькие дуги, окружности, сплайны и т.д. Графика называется векторной потому, что набор примитивов, которые формируют данный графический объект, называется вектором.

Векторная графика широко используется, например, для рисования популярных в сетевом общении смайлов.

Достоинства векторной графики:

• Масштабирование изображения не вызывает искажений.
• Объем графического файла невелик.
• Части изображения можно редактировать независимо друг от друга.
• Высокая точность прорисовки.

Недостатки векторной графики:

• Изобразить таким способом можно далеко не все.
• Изображения выглядят несколько искусственно.

Векторные изображения можно создавать в таких редакторах как CorelDraw, InkScape.

Фрактальная графика

Фрактальная графика является одним из перспективных направлений компьютерной графики. Она основана на разделе математики – фрактальной геометрии. Термин фрактал ввел французский математик Бенуа Мандельброт. Этим термином он назвал геометрическую фигуру, которая состоит из частей, подобных целой фигуре.

Замечание 2

Таким образом, главное свойство фракталов – это самоподобие. У фракталов увеличенные части фигуры подобны всей фигуре и друг другу. Таким образом, даже если взять небольшую часть фигуры, то по ней можно достроить все изображение исходя из соображений подобия. На рисунке показано последовательное построение известного фрактала «Кривая Коха» по небольшому фрагменту.

Фрактальная графика позволяет создавать очень красивые и сложные абстрактные композиции. Кроме абстрактных изображений фрактальная графика незаменима при создании изображений различных поверхностей: поверхность воды, горы, облака. Для создания фрактальных изображений используются следующие редакторы: – Art Dabbler, Fractal Explorer, Chaos Pro, Apophysis, Mystica.

Трехмерная графика

Трехмерная графика оперирует с объектами в трехмерном пространстве. Для построения изображения, которое выглядит как объемное, используется так называемое полигональное моделировнаие. Для этого поверхность объекта представляют в виде простых двумерных геометрических фигур.

Они называются полигонами. Слово polygon в переводе с английского означает «многоугольник» В компьютерных играх в качестве полигонов чаще всего используются треугольники, так как именно треугольники обрабатываются с самой высокой скоростью.

Для других целей используются другие многоугольники.

Чем меньше размер полигона и чем больше полигонов размещено на моделируемой поверхности, тем большей точности изображения можно добиться.

Поэтому после изготовления грубой модели из небольшого числа полигонов применяется операция тесселяции. При этом каждый полигон делится на несколько частей, сглаживая и уточняя тем самым изображение.

Моделирование выполняется в различных 3D-редакторах: 3D-Designer, Modo, Cheetah3D, Cybermotion 3D.