Tipuri de grafica pe calculator

Prezentarea datelor de pe un monitor de computer într-o formă grafică a fost implementat pentru prima dată în mijlocul anilor '50 pentru calculatoare mainframe, aplicat la cercetarea științifică și militară. De atunci, imaginea metoda de afișare a datelor a devenit un accesoriu al numărului mare de sisteme informatice, în special cu caracter personal. Interfața grafică cu utilizatorul este acum „de facto“ standardul pentru software-ul de diferite clase, variind de la sisteme de operare.

Există o zonă specială de informatică, care studiază metodele și mijloacele de prelucrare a imaginii folosind hardware și software, sisteme informatice - grafica pe calculator. Acesta acoperă toate tipurile de imagini și forme de prezentare disponibile pentru percepția umană sau pe ecran sau sub formă de copii pe un suport extern (hârtie, film, țesături, etc). Fără grafica pe calculator nu se poate imagina nu numai calculatorul, dar, de asemenea, normal, este lumea materială. vizualizare a datelor este utilizat în diferite domenii ale activității umane. De exemplu, noi numim medicina (tomografie computerizata), cercetarea (vizualizare a structurii materiei, câmpuri vectoriale și alte date), simularea de țesături și articole de îmbrăcăminte, de dezvoltare experimentală.

În funcție de modul de grafica pe calculator de imagine care formează, de obicei, sunt subdivizate în raster, vector, și fractală.

subiect separat este considerat un (3D) grafică tridimensională, studiind tehnici și metode de construcție a modelelor solide de obiecte în spațiul virtual. De regulă, se combină vector și raster metoda imagistică.

Caracteristici gama de culori descrie concepte, cum ar fi grafica alb-negru și color. Să se specializeze în anumite zone indică numele unor secțiuni: grafice de inginerie, grafice științifice, Web-grafică, de imprimare de calculator, și altele.

La intersecția dintre calculator, televiziune și cinema sa născut și se dezvoltă rapid un domeniu relativ nou de grafica pe calculator și de animație.

Un loc important în grafica pe calculator dedicat divertismentului. A existat chiar și un astfel de lucru ca o reprezentare grafică a datelor mecanism (Motor grafic). piața de software de jocuri are o cifră de afaceri de zeci de miliarde de dolari și de multe ori inițiază următoarea etapă de îmbunătățire grafică și animație.

Deși grafica pe calculator este doar un instrument, structura și metodele sale se bazează pe realizările avansate fundamentale și științe aplicate: matematică, fizică, chimie, biologie, statistici, programare, și multe altele. Această observație este valabilă atât pentru software și hardware pentru a crea o procesare a computerului și a imaginii. Prin urmare, grafica pe calculator este una dintre ramurile în curs de dezvoltare mai rapid de informatică și, în multe cazuri, acționează ca o „locomotivă“ trăgând de o industrie de calculator întreg.

Pentru imagini raster formate din puncte, de o importanță deosebită este conceptul de rezoluție, care exprimă numărul de puncte pe unitatea de lungime. Astfel, este necesar să se facă distincția între:

• Rezoluția imaginii de pe ecran;

• rezoluția imaginii imprimate.

permisul inițial. rezoluția inițială este măsurată în puncte per inch (dotsper inch - dpi) și depinde de cerințele privind calitatea imaginii

și dimensiunea fișierului, o metodă de codificare digitală sau metoda de a crea ilustrații originale, formatul de fișier ales și alți parametri. În general, regula că cerințele de calitate mai mare, cu atât mai mare ar trebui să fie rezoluția originalului.

Rezoluția ecranului a imaginii. Pentru copii ale unui punct elementar de imagine pe ecran se numește un pixel. Dimensiunea în pixeli variază în funcție de rezoluția ecranului (gama standard de valori), precum și rezoluția scalei imaginii originale.

Monitoare pentru imagistica cu diagonala 20-21 (clase profesionale) furnizează de obicei un standard de 640x480 rezoluția ecranului, 800x600 pixeli, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1600x1280, 1920x1200, 1920x1600. Distanța dintre puncte fosfor învecinate în monitor de calitate este 0.22-0.25 mm.

Pentru copii ecran suficient rezoluție de 72 dpi, pentru imprimarea pe o imprimantă laser color sau 150-200 dpi, pentru ieșire la un dispozitiv de fotoeksponiruyuschem 2-300 dpi. A stabilit o regulă de degetul mare că rezoluția de imprimare din valoarea inițială trebuie să fie de 1,5 ori mai mare decât liniaritatea unui dispozitiv de ieșire raster. În cazul în care copia de greu va fi majorat în comparație cu originalul, aceste valori trebuie să fie multiplicate cu un factor de scalare.

Rezoluția imaginii imprimate și conceptul de frecvență ecran. dimensiunea Dot ca imagine bitmap într-un suport de hârtie (hârtie, film și altele asemenea. D.) și ecran depinde de metoda utilizată și parametrii screening-ul original. Când rasterizare a originalului ca o grilă de linii suprapuse care formează un element de raster celulă. frecventa grila raster este măsurată prin numărul de linii per inch (linii per inch - IPI) și se numește hotărârea ecranului.

Mărimea punctelor se calculează pentru fiecare element depinde de teren și intensitatea într-o celulă dată. Cea mai mare intensitate, cu atât mai dens populate element de raster. Aceasta este, în cazul în care celula a fost complet negru, dimensiunea punct corespunde cu dimensiunea elementului raster. În acest caz, vorbim de 100% filled- ™. Pentru a elimina complet valoare de ocupare alb va fi 0%. În practică, gradul de ocupare pe elementul de imprimare este de obicei 3-98%. În acest caz, toate punctele sunt aceeași densitate optică, se apropie în mod ideal negru absolut. Iluzia ton mai întunecat este creat prin creșterea dimensiunii puncte și, în consecință, reduce câmpurile spațiale albe la o distanță între puțuri egale între centrele elementelor raster (fig. 15.1). Această metodă se numește rasterizarea cu modulație de amplitudine (AM).

Există o metodă de screening și o modulație de frecvență (FM), când intensitatea tonului este reglată prin variația distanței dintre puncte adiacente de aceeași mărime. Astfel, atunci când Rasterizarea modulate de frecvență într-un raster de celule cu diferite tonuri de intensitate este un număr diferit de puncte (vezi. Fig. 15.1).

Caseta raster-raster AM AM-18.75% 50% FM raster-raster 18.75%

Fig. 15.1. Exemple de amplitudine și frecvență modulare a rastrului

Image Metoda FM rasterizat un aspect mai eficient, deoarece dimensiunea punct este minimă, și, în orice caz, este semnificativ mai mică decât dimensiunea medie a punctului de sub AM-rasterizarea. îmbunătățește în continuare variația calității imaginii metoda FM, numit de screening stocastic. În acest caz, numărul calculat de puncte necesare pentru afișarea unei intensități tonul dorit în celulă raster. Apoi, aceste puncte sunt situate în interiorul celulei la distante calculate metoda cvasi-aleatoare (de fapt, folosește un algoritm matematic special). Adică, un model regulat raster in interiorul celulei, ca in imaginea de ansamblu, absentă (Fig. 15.2). Prin urmare, pentru FM screening-ul stocastic conceptul lipsit de sens de frecvență ecran are o valoare de numai rezoluția dispozitivului de ieșire. O astfel de metodă este costisitoare resurse de calcul și echipamente de imprimare de înaltă precizie; este folosit în principal pentru lucrări de artă, imprimarea numărul de culori în plus față de patru.

Fig. 15.2. Exemplu de stocastic raster

intensitate ton (așa-numita luminozitate) poate fi împărțită în 256 de niveluri. Un număr mai mare de gradații nu este percepută de ochiul uman și este redundantă. Mai puține diminuează percepția imaginii (minimul acceptabil pentru valoarea de înaltă calitate halftone ilustrare acceptată de 150 de niveluri). Este ușor de calculat că pentru redare 256 niveluri de ton suficiente pentru a avea dimensiunea ochiului de raster 256 = 16 x 16 puncte.

Între rezoluția inițială, iar nivelurile de gradare frecvență raster, există o relație descrisă de formula:

,

unde N - numărul de nivele ton gradației (culori),

dpi - rezoluția dispozitivului de ieșire (afișare)

IPI - ecran de guvernământ. Unitate în formula corespunde o culoare albă absolută atunci când nu celula raster este plin.

Când imprimarea imaginilor suprapuse rastere unul la altul, de exemplu multicolore, fiecare raster ulterioară rotită printr-un anumit unghi. imprimare color tradițional considerate unghiuri de cotitură: 105 grade pentru placa de imprimare albastru 75 de grade pentru magenta, 90 grade și 45 grade galben la negru. In acest raster celula devine oblică, iar 256 de gradații pentru reproducerea cu 150 tonuri IPI hotărâri de ecran nu este suficient de rezoluție 16x150 = 2400 dpi. Prin urmare, pentru dispozitive profesionale de calitate fotoeksponiruyuschih acceptate rezoluție standard minimă de 2540 dpi, oferind screening-ul de înaltă calitate pentru diferite unghiuri de rotație al rastrului. Astfel, coeficientul care reflectă o corecție pentru unghiul de rotire raster, pentru imagini color este 1.06.

Intervalul dinamic. ton calitate reproducerea imaginilor realizate evaluarea gamei dinamice (D). Această densitate optică este numeric egală cu logaritmul zecimal al reciprocei transmitanța T (pentru originale considerate „transmisie“, de exemplu, slide-uri) sau coeficientul de reflexie p (pentru alte originale, cum ar fi imprimarea imprimate):

,

în cazul în care FQ - flux de lumină incidente,

Fp - fasciculul de lumină reflectată,

T - lipsă de ieșire de lumină.

Pentru mediile optice, care transmite lumină, gama dinamică este în intervalul de la 0 la 4. Pentru suprafetele care reflecta lumina, valoarea gama dinamica de la 0 la 2. Intervalul dinamic mai mare, cu atât mai mare numărul prezent în imaginea semitonuri și cu atât mai bine calitatea percepției .

Relația dintre parametrii și dimensiunea fișierului imagine. Mijloace de grafica raster făcute pentru a ilustra activitatea care necesită o precizie ridicată în transmiterea de culori și tonuri. Cu toate acestea, dimensiunea imaginilor bitmap fișiere crește rapid cu permisiune. Fotografie destinat promotra acasă (dimensiune standard de 10x15 cm, digitizată cu o rezoluție de 200-300 dpi, adâncimea de culoare de 24 de biți), preia în format TIFF cu modul de compresie de aproximativ 4 MB. Digitizate de înaltă rezoluție diapozitivul ia 45-50 MB. Imagine separații de culoare A4 ocupă 120-150 MB.

Scalarea imagini bitmap. Un dezavantaj al graficii bitmap este așa-numitele imagini pixelare atunci când crește (dacă nu se iau măsuri speciale). un anumit număr de puncte, și crește dimensiunea lor, devin elemente raster vizibile, care distorsionează imaginea în sine (Fig. 15.3), cu o scară mai mare de timp în original este prezent. Pentru a contracara Montenegro_Flag_Mozilla efectuate în prealabil în format digital original, cu o rezoluție suficientă pentru vizualizare de calitate în timpul scalarea. O altă metodă constă în aplicarea unui raster stocastic care reduce efectul Montenegro_Flag_Mozilla în anumite limite. În cele din urmă, atunci când scalate folosind metoda de interpolare, atunci când creșterea dimensiunii de ilustrare nu se datorează punctelor de zoom, și prin adăugarea numărului necesar de puncte intermediare.

Fig. 153. efect Montenegro_Flag_Mozilla la scalarea bitmap

Dacă elementul de bază imagine grafică raster este un punct, apoi în linie grafică vectorială. Linie descrisă matematic ca un singur obiect, și deoarece cantitatea de date pentru afișarea vectorului grafica obiect înseamnă este substanțial mai mică decât grafica bitmap.

Linie - grafică vectorială simplă. La fel ca orice obiect, linia are următoarele proprietăți: formă (linie dreaptă), grosime, culoare, stil de font (solid, punctat). Liniile închise devin proprietatea umplut. spațiu acoperit de acestea pot fi umplute cu obiecte sau alte culori selectate.

O linie simplă non-închisă este limitată de două puncte, numite noduri. Nodurile au de asemenea proprietăți care parametrii influențează forma și natura sfârșitul liniei pentru interfațarea cu alte obiecte.

Toate celelalte obiecte de grafică vectorială sunt compuse din linii. De exemplu, puteți face un cub de șase dreptunghiuri legate, fiecare dintre care, la rândul său, este format din patru linii conexe. Posibil să ne imaginăm un cub ca cele douăsprezece și asociate linii care formează nervuri.

Fig. 15.4. grafică vectorială