Виды компьютерной графики: области её применения

Виды компьютерной графики: области её применения

Компьютерная графика  - это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ, т.е. это раздел информатики, который занимается проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры.

Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают всего три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика.

Виды компьютерной графики отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровая графика. Растр – прямоугольная сетка точек, формирующая изображения на экране компьютера. Применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художниками, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры.

В растровой графике, существуют линии, но они рассматриваются как комбинации точек. Для всей точки линии в растровой графике отводится одна либо больше оперативной памяти (чем огромнее цветов могут иметь точки, тем огромнее клеток она стоит). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем огромнее памяти она занимает. Растровая графика представляет изображения в виде массива цифр. Поэтому при большом увеличении все изображения выглядят как мозаика (сетка), состоящая из мельчайших ячеек. (рис. 1).

Рисунок 1 – Пример растровой графики при увеличении изображения.

В Интернете пока применяются только растровые иллюстрации.

Векторная графика – вид компьютерной графики, в котором изображение представляется в виде совокупности отдельных объектов, описанных математически. Изображение строится с помощью математических описаний объектов, окружностей и линий. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов.

Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования: может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться. Имитация трехмерности в векторной графике проще, чем в растровой.

Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания. На рис. 2 приведён пример векторной графики.

Рисунок 2 – Пример векторной графики

Фрактальная графика. Фрактал – структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Основным элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть ни один объект в памяти не хранится и изображение экстраординарно на основе уравнений.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.

На рис. 3 изображён пример фрактальной графики.

Рисунок 3 – Пример фрактальной графики.

Правомерна и другая классификация.

Двухмерная графика – это изображение, которое имеет два измерение, т.е. лежащее на плоскости. Основа компьютерной графики, в том числе и трехмерной.

Трехмерная (3D) графика – построение на компьютере, с помощью специальных программ, пространственной модели, которая состоит из простых и сложных геометрических форм, присвоение этой модели цвета, фактуры, степени прозрачности и матовости, придание ей и условной камере движения в виртуальном пространстве, расстановка в этом пространстве источников света и, наконец, просчёт выстроенной сцены. Применяется при создании компьютерных игр, рекламы и т. д.

Области применения компьютерной графики.

Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры.

Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения. 
Основные трудозатраты в работе редакций и издательств тоже составляют художественные и оформительские работы с графическими программами. 
Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернета и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую "паутину" миллионы "домашних страниц". У страницы, оформленной без компьютерной графики, мало шансов привлечь к себе массовое внимание.

Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объёмное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт. 

Рассмотрим основные области применения компьютерной графики.

Научная графика. Это направление появилась самым первым. Назначение – наглядное изображение объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчётов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов. Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. В настоящее время научная компьютерная графика дает возможность параллельно отображать получаемые результаты экспериментов в графическом виде. Несомненно, что научная графика будет развиваться в этом же направлении, чтобы ученому, которому ведет эксперимент, сидя за ПК, придать эффект погружения в экспериментальный процесс. Это будет достигаться за счет многомерного отображения получаемых результатов, с помощью чего можно будет отслеживать изменение одновременно нескольких значений. Конечно же это потребует дополнительных вычислительных ресурсов от ПК. На рис. 4 представлен пример научной графики.

Рисунок 4 – Пример научной графики – «Геомагнитное поле земли»

Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц электронных таблиц, различных систем учета и пр. Можно считать, что деловая графика в настоящее время достигла максимума своего развития и в перспективе. На рис. 5 представлен пример деловой графики.

Рисунок 5 – пример деловой графики «График продаж по месяцам».

Конструкторская графика – используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, а также изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом систем автоматизации проектирования (САПР). Графика в сочетании с расчётами позволяет проводить поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей и т. д. Средствами конструкторской графики можно получать плоские изображения (проекции, сечения) и пространственные, трехмерные изображения. На рис. 6 представлен пример конструкторской графики.

Рисунок 6 – Пример конструкторской графики "Конструкция вертолёта".

Полиграфия – совокупность технических средств и графических изображений. Специалист, который работает в данной сфере, обязан знать программы верстки и графические изображения, а также разбираться в допечатной подготовке издания.

Иллюстративная графика – это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами. На рис. 7 представлен пример иллюстративной графики.

Рисунок 7 – Пример иллюстративной графики

Художественная и рекламная графика – это сравнительно новая отрасль, но уже ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации и многое другое. На рис. 8 представлен пример рекламной графики.

Рисунок 8 – Пример рекламной графики.

Компьютерная анимация - это получение движущихся изображений на экране дисплее. Художник создает на экране рисунке начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения. На рис. 9 представлен пример компьютерной графики.

Рисунок 9 – Пример художественной графики.

Мультимедиа – это область компьютерной графики, которая связана с созданием интерактивных приложений, энциклопедий, справочных систе, обучающих программ и интерфейсов к ним. Это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Web-дизайн – оформление web-страниц. Он играет такую же роль для сайта, как полиграфический дизайн и верстка для бумажного издания. Под web-дизайном понимают создание графических элементов для сайта, проектирование его структуры, навигации.

Несмотря на все плюсы и минусы можно смело утверждать, что компьютерная графика важна в нашем мире, т. к. она выполняет много функций.

 

 

 

 

 

 

Список использованных интернет-ресурсов

№ п/п	Наименование интернет-ресурса	Ссылка на конкретную используемую страницу интернет-ресурса
1.	http://www.ict.edu.ru	http://www.ict.edu.ru/ft/005415/nwpi237.pdf
2.	http://wecherkina.ru	http://wecherkina.ru/wp-content/read_on-line/kompyuternaya_grafika/4.htm
3.	http://referat911.ru	http://referat911.ru/Informatika/vidy-kompjuternoj-grafiki-i-oblasti/213223-2404805-place1.html

 

Список использованных источников

 

№ п/п	Библиографическое описание использованной литературы
1.	Васильев В. Е., Морозов А. В. Компьютерная графика: Учеб. пособие. – СПб.: СЗТУ, 2005. – 101 с.
2.	Джеф Проузис. Как работает компьютерная графика. – СПб.: Питер, 2008. – 654 с.
3.	Андреев О.Ю., Музыченко В.Л. Самоучитель компьютерной графики. Учебное пособие. – М.: Триумф, 2007. – 432 с