Инженерная и компьютерная графика

Типы двумерной компьютерной графики (2D)

Двумерную компьютерную графику можно классифицировать по виду выражения графических информационных данных, и вытекающими из этого типами алгоритмом работы с изображениями на:

1. Растровая графика.
2. Векторная графика.
3. Фрактальная графика.

Их отличия заключаются в методах построения изображения на дисплее или при распечатке на бумажных носителях. При растровом способе осуществляется формирование картинки при помощи комплекта разноцветных точек. Растровая графика используется при конструировании мультимедийного изображения и изданий полиграфии. Изображения, сформированные растровыми инструментами, почти никогда не делаются вручную при посредстве программных приложений. Как правило, в растровой графике применяют сканы с иллюстраций, которые подготовлены художниками, или сканы с фотографий. Часто растровые изображения считываются с цифровых фото или видео камер. Практически все графические редакторы, которые служат для обработки растровых иллюстраций, направлены не на формирование картинок, а на их коррекцию. На интернет-сайтах в основном используются лишь растровые форматы изображений.

Векторным методом является формирование картинок из набора отрезков прямых и дугообразных линий. Здесь под вектором понимается комплекс информационных данных, которые характеризуют выбранный объект. Программные приложения для обработки векторной графики служат, прежде всего, для формирования собственно картинок и совсем немного для их коррекции. Такие программы часто применяются в рекламных фирмах, компаниях, занимающихся дизайном, в редакционных и издательских организациях. Выполнение работ по оформлению, которые основаны на использовании шрифтов и самых простых элементов геометрии, можно сделать намного быстрее и проще при помощи средств векторной графики.

Программы для обслуживания фрактальной графики направлены на автоматическое генерирование иллюстраций посредством математических вычислений. Конструирование фрактальных художественных иллюстраций заключается не в том, чтобы их нарисовать или выполнить их оформление, а в написании соответствующих программ. Фрактальная графика является аналогично векторной вычисляемой графикой, но имеет отличие, которое заключается в том, что сконструированные картинки не нужно хранить в их конечном виде в компьютерной памяти. Картина формируется при работе программы согласно заданному математическому выражению или системе уравнений. То есть ничего, за исключением полученной ранее формулы, сохранять не нужно. Для изменения изображения в нужную сторону, требуется всего лишь поменять некоторые константы (коэффициенты) в формуле. Свойство фрактальной графики создавать прообразы природных картин математическими формулами, не редко применяют для генерирования в автоматическом режиме нетривиальных картинок.

Растровая графика

В растровой графике часто применяются двумерные массивы пикселей или матрицы. Каждый пиксель имеет набор параметров, таких как яркость, цветовой окрас, прозрачность, а иногда и комбинацию из этих параметров. Растровое изображение состоит из определённого количества строчек и столбцов. Без существенной потери качества растровые картинки возможно лишь уменьшать, но и при этом отдельные его фрагменты могут полностью удалиться, чего не будет при использовании векторной графики.

Векторная графика

В векторной графике картинки формируются в виде набора геометрически примитивных фигур. Как правило, такими фигурами являются точки, отрезки прямых и кривых линий, окружностей, прямоугольников и так далее. В качестве параметров изображения имеют некие атрибуты, к примеру, толщину линий, цветовое наполнение. Изображение сохраняется в виде комплекта координат, векторных и других величин, которые характеризуют комплект примитивных фигур. Когда воспроизводятся перекрывающиеся объекты, очень важно, в каком порядке они расположены. Картинки, построенные из набора векторов, очень удобны при их редактировании. Такие изображения можно вращать, деформировать, изменять масштаб без потери качества, и, кроме того, можно имитировать трёхмерное изображение. Все эти операции выполняются существенно проще в векторной графике по сравнению с растровой. Это объясняется тем, что все эти метаморфозы по факту совершаются удалением строй картинки или её фрагмента, а вместо неё формируется новое изображение. Математическое выражение, описывающее векторный рисунок, не изменяется, меняются лишь величины отдельных переменных или их коэффициенты. При коррекции изображения в растровом формате, начальными данными выступают лишь характеристики пиксельного комплекта, почему и появляется проблематика подмены малого количества пикселей на их большое количество при увеличении масштаба, или, наоборот, при обратной процедуре.

Самым простым способом может быть подмена одного пикселя их некоторым количеством такого же цветового окраса. Наиболее продвинутые способы применяют интерполяционные алгоритмы, в которых вновь добавляемым пикселям присваивают определённый цвет. Код этого цвета рассчитывается на базе цветовых кодов соседних точек. С помощью такой методики осуществляется изменение масштаба изображения в редакторе Adobe Photoshop, которая называется билинейной и бикубической интерполяцией. Необходимо заметить, что не любые картинки возможно преобразовать в набор примитивных фигур. Этот метод удобно применять при построении схем, создании шрифтов с возможностью масштабирования, графики делопроизводства. Он также применяется при прорисовывании мультфильмов и простых видеороликов различного назначения.