Поняття растрової і векторної графіки

Як тільки дослідники “навчили” комп'ютери читати та писати, взялись за навчання їх малювати. Перші графічні зображення створювали з крапок, ком, тире та інших сим­волів. У 1970-х роках, видрукуване на принтері таке ніби то графічне зображення Джоконди обійшло весь світ і дало поштовх до становлення сучасної комп'ютерної графіки.

Згодом світ заполонили кольорові монітори, програми з графічним інтерфейсом і графічні редактори. Розглянемо види і застосування ком­п'ютерної графіки, поняття про растрові та векторні зображення, колірні схеми, формати графічних файлів, засоби перегляду та перетворення графічних форматів і зображень.

Комп'ютерна графіка — це сукупність технологій, програм, призначених для виконання дій з графічними зображеннями.

Сьогодні за допомогою відповідних програм розробляють креслення і комп'ютерні моделі автомобілів, літаків і кораблів; створюю відеоефекти для фільмів; опрацьовують фотографії тощо.

Для редагування фотографій, а також для створення різноманітних малюнків застосовують програми, які називають графічними редакторами.

Комп'ютерну графіку використовують не лише у фотосправі, а й для створення ілюстрованих журналів, палітурок книжок, емблем, етикеток, упаковок, візиток, рекламних оголошень, афіш, відео кліпів.

Комп'ютерні графічні зображення (і відповідні програми) ділять на: растрові та векторні, фрактальні та тривимірні.

3.1. Растрова графіка

Джерелами растрових зображень є:

ü фотографія з цифрової камери,

ü скановане зображення,

ü малюнки «від руки», створені у растрових графічних редакторах тощо…

Приклади растрових графічних редакторів: MS Paint, Adobe Photoshop.

Піксель (англ. pixel - picture element - елемент картинки) — це графічна точка на екрані монітора. Один чи декілька пікселів одного кольору, які обробляються однаково, утворюють растр.

Чим менший растр, тим ліпша якість зображення, однак тим більший обсяг відповідного файлу зображення. Растр і піксель — це різні по­няття. Растр монітора може складатися з одного пікселя у випадку задання максимальної роздільної здатності монітора чи декількох у разі зменшення роздільної здатності.

Растрові зображення нагадують лист клітчастого паперу, на якому будь-яка клітка замальована кольором, утворюючи в сукупності малюнок. Піксель - основний елемент растрових зображень. Саме з таких елементів складається растрове зображення, тобто растрова графіка описує зображення з використанням кольорових крапок (пікселів), розташованих на сітці. При редагуванні растрової графіки ми редагуємо пікселі, а не лінії.

Переваги растрової графіки:

· простота автоматизованого вводу (оцифрування) зображень, фотографій, слайдів, рисунків за допомогою сканерів, відеокамер, цифрових фотоапаратів;

· фотореалістичність - можна отримувати різні ефекти, такі як туман, розмитість, тонко регулювати кольори, створювати глибину предметів.

Растрове зображення має такі недоліки:

1) у разі збільшення розміру зображення на екрані пропорційно збільшується растр, тому погіршується якість зображення;

2) оперативна пам'ять комп'ютера міс­тить значення всіх пікселів з екрана навіть тоді, коли на ньому зображена одна точка. Векторне зобра­ження таких недоліків не має, що для них потрібне менше місця на диску.

3) складність управління окремими фрагментами зображення. Потрібно самостійно виділяти ділянку, що є складним процесом.

3.2. Векторна графіка

До векторних зображень належать:

ü схеми,

ü креслення,

ü картинки, які можна отримати за допомогою графічних векторних редакторів Adobe Illustrator, MS Word, Corel Draw тощо.

У векторній графіці базовим елементом є лінія, яка описується математичною формулою. Загалом векторне зображення формується на базі відомих математичних формул (їх пам’ятає комп’ютер, користувачу їх знати не потрібно), які описують різні геометричні фігури: прямі, криві, кола, еліпси, прямокутники (бо любий з цих об'єктів можна сприймати як криві лінії). Ці фігури називають графічними примітивами. З них і їхніх мо­дифікацій складаються всі векторні зображення. Отримані за допомогою формул і параметрів фігури називають векторними, а відповідну графіку — векторною.

Принципи побудови й опрацювання векторних зображень:

Робота в растровому редакторі нагадує дії художника. Робота у векторному редакторі більше нагадує дії конструктора. Рисунок тут скоріше складають, ніж малюють. Тому доречно растрові графічні зображення називати малюнками, а векторні — рисунками.

Векторне зображення складається з окремих об'єктів. Це його певна перевага над растровим. З об'єктами можна виконувати дії, які містяться в їхніх контекстних меню. Як відомо, щоб виконати будь-яку дію, об'єкт спочат­ку треба вибрати.

Один з найважливіших принципів векторної графіки — це прин­цип видозміни базових об'єктів з використанням так званих вузлів і ліній Без'є. Уявіть звичайний брусок подовгастої форми. Його покривають великою кількістю точок, які називають вузлами. За вузли можна тягнути мишею — фігура змінюватиме вигляд. «Витягнувши» з бруска крила, кабіну і хвіст, можна створити, наприклад, векторне зображення літака тощо. Як тільки користувач змінює контур будь-якої кривої лінії — комп'ютер автоматично зберігає параметри кривої у своїй пам'яті. Криві, які застосовують у комп'ютерній графіці, нази­вають кривими Без'є.

Векторні об'єкти завжди мають шлях, що визначає їх форму, а всі шляхи містять дві компоненти: сегменти та вузли.

· Шлях уявляє собою маршрут, що з'єднує початкову та кінцеву точку.

· Сегмент - окрема частина шляху, може бути як прямою, так і кривою лінією.

· Вузол - початкова або кінцева точка сегмента.

Якщо шлях є замкненим, тобто кінцева точка співпадає з початковою, то всередині об'єкта є ділянка, яка може бути заповненою кольором. Заповнення можна розбити на 4 категорії:

1) однорідне заповнення одним кольором або штрихуванням;

2) градієнтне, при якому кольори або тіні поступово змінюються (лінійна, радіальна, конічна, прямокутна тощо);

3) візерункове, при якому об'єкт заповнюється повторювальними зображеннями (двоколірними або повноколірними);

4) текстурне заповнення (художні зображення

Математичні основи векторної графіки:

Різні об'єкти мають різні способи представлення.

· Точка. На площині представляється двома числами (х, у) відносно початку координат.

· Пряма лінія. Їй відповідає рівняння у=kx+b. Вказавши параметри k та b можна створити пряму лінію у системі координат.

· Сегмент прямої. Для опису потрібно додатково вказати параметри х₁ та х₂, відповідно початку та кінця відрізку.

· Щоб нарисувати коло, комп'ютеру потрібно три числа: дві координати центра кола (a, b) і значення радіуса r.

· Щоб нарисувати на площині прямокутник, треба знати координати чотирьох вершин, тобто 8 чисел. Комп'ютерній програмі для цього достатньо координат лише двох діагонально протилежних вершин, тобто чотирьох чисел.

· Криві Без'є.

Переваги векторної графіки:

· невеликі за розміром файли, оскільки зберігається не зображення, а лише його основні дані, використовуючи які, програма відновлює зображення; І хоча числових параметрів при описі рівнянь трохи назбиралось, їх все одно значно менше, ніж мільйон значень пікселів растрового зображення цього ж кола.

· розмір об'єктів та опис колірних характеристик майже не збільшує розміри файлу;

· об'єкти легко трансформуються, ними легко маніпулювати. Редагуючи векторний об'єкт, можна змінити властивості ліній, з яких складається зображення. Можна пересувати об'єкт, змінювати його розміри, форму та колір, не впливаючи на якість зображення;

· векторна графіка не залежить від роздільності, тобто векторні об'єкти відтворюють на пристроях з різною роздільністю без втрати якості зображення.

· векторна графіка може містити в собі фрагменти растрової графіки, які перетворюються в об'єкти, але мають обмеження у їх обробці.

Векторні програми незамінні там, де принципове значення має збереження чітких контурів, а саме: повноколірні ілюстрації; складні креслення; логотипи та емблеми; графічні зображення для Web; мультиплікація; рисунки на основі оригіналів.

Користувачами векторних редакторів можуть бути:

Ø технічні редактори;

Ø вільні художники й дизайнери-початківці;

Ø розробники web-сторінок;

Ø художники по рекламі;

Ø справжні художники-ілюстратори;

Ø користувачі початківці та потенційні користувачі.