Какой объект в компьютерной графике характеризуется цветом и текстурой

Обновлено: 03.07.2024

Текстура в компьютерной 3d графике - это двухмерное изображение, которое накладывается на полигональную сетку 3d модели для придания большей выразительности, добавления цвета или создания иллюзии реалистичности. Текстура может быть предоставлена только одной цветовой картой либо быть составной, состоящей из нескольких карт, которые содержат изображения цвета модели, отражений, рельефа, смещений поверхности и другие. Использование текстур позволяет добиться лучшего реализма моделей, состоящих из меньшего количества полигонов, что является также менее ресурсоемким для компьютера. Намного проще и производительнее отобразить мелкие детали модели на текстуре, например такие как шрамы, поры, морщины, чем делать это с помощью более детального моделирования.

Основная карта текстуры - это диффузная карта, которая представляет собой обычное растровое изображение, такое как фотография материала (например, металл, пластик). Реже бывает векторной или процедурной. Диффузная карта отражает цветовую характеристику материала. Можно провести аналогию с гипсовыми скульптурами, которые при создании, изначально, монотонно белые, и на которых, впоследствии, художник разными красками рисует все элементы - лицо, волосы, одежду. Подобно скульптуре на модель накладывают изображение - текстуру. Текстура имеет разрешение и свои текстурные координаты, которые соотносятся с координатами полигонов 3d модели, при наложении. Наложение текстуры может быть выполнено в виде проекций примитивов, например, сферическое наложение - когда текстура закручивается в виде сферы и проецируется на модель, прямоугольное наложение - когда текстура проецируется с шести сторон, в виде прямоугольника, может быть просто плоское проецирование текстуры по какой-либо оси. Для сложной модели делается развертка всех полигонов модели и по ним уже накладывается текстура. Если текстура имеет низкое разрешение, то при приближении модели будет видна размытость текстуры.

Текстура не ограничивается только лишь цветовой диффузной картой. Для придания большего реализма также могут применяться карты отражений, преломлений света и прозрачности, карты смещений, карты нормалей, которые являются, в основном, черно-белыми, либо двухцветными. Общая текстура создается в процессе рендеринга, с учетом всех этих карт. Карта смещений изменяет топологию модели, добавляя полигоны, с помощью нее можно создавать большие рельефы, такие как горы, ямы, овраги. Для небольших рельефов, например тротуаров, кирпичных или фактурных стен, при технологии parallax mapping можно добиться иллюзии рельефа без усложнения топологии и добавления полигонов.

Описание цветовых оттенков на экране и на принтере (цветовые модели).

Цветовая модель RGB . Формирование собственных цветовых оттенков на экране монитора.

Цветовая модель CMYK . Формирование собственных цветовых оттенков при печати изображений.

Взаимосвязь цветовых моделей RGB и CMYK . Кодирование цвета в различных графических программах. Цветовая модель HSB ( Тон – Насыщенность – Яркость)

Актуализация опорных знаний.

Вопросы для повторения:

Копьютерная графика. Виды компьютерной графики.

Растровая графика. Достоинства растровой графики. Недостатки растровой графики.

Векторная графика. Достоинства векторной графики. Недостатки векторной графики.

Фрактальная графика. Достоинства и недостатки.

Сравнение растровой и векторной графики.

Особенности растровых и векторных программ.

Проверка знаний. Тестирование по теме «Компьютерная графика и виды ее»

Компьютерная графика – это

вид графики, который используются в компьютерах для фотографий;

использование вычислительной техники для создания графических изображений, их отображения различными средствами и манипулирования ими.

использование компьютерной техники для рисования, обработки и распечатки графических изображений.

Определите правильную хронологию развития компьютерной графики

первоначально создали графопостроители (плоттеры); затем использовалась для изображения символьная печать; затем появились графические дисплеи.

первоначально использовалась для изображения символьная печать, затем появились графические дисплеи, а впоследствии создали графопостроители (плоттеры)

первоначально использовалась для изображения символьная печать; затем создали графопостроители (плоттеры); затем появились графические дисплеи.

Известна следующая классификация по видам компьютерной графики:

Растровая, векторная, фрактальная

Растровая, векторная, комплементарная

Растровая, субрактивная, фрактальная

Дополнительная классификация по расположению изображения в проекциях включает в себя:

2 d графика, фрактальная.

3 d графика, субтрактивная

2 d графика, 3 d графика

Характеристика растровой графики:

Программные средства для работы с растровой графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки.

Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентировано не столько на создание изображений, сколько на их обработку.

В основу метода построения растровых изображений положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников.

Характеристика векторной графики:

Векторная компьютерная графика позволяет создавать абстрактные композиции, где можно реализовать такие композиционные приёмы как, горизонтали и вертикали, диагональные направления, симметрию и асимметрию и др.

Изображения в векторной графике существуют в виде набора математических формул (графических примитивов), которые описывают отдельные элементы рисунка — линии, дуги, окружности и т. д.

Любое векторное изображение на экране монитора также является совокупностью точек (пикселов), каждая из которых окрашена в какой-либо цвет.

Характеристика фрактальной графики:

Фрактальные изображения создаются средствами специальных программ с помощью инструментов, имеющих аналоги в ручной живописи (кисти, карандаш, распылитель).

Фрактальная компьютерная графика позволяет создавать абстрактные композиции, где можно реализовать такие композиционные приёмы как, горизонтали и вертикали, диагональные направления, симметрию и асимметрию и др.

Во фрактальной графике основным элементом изображения является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая).

Записать соответствие недостатков векторной, растровой и фрактальной графики (какой недостаток какому виду графики соответствует)

Основной проблемой при использовании изображений является большой объем данных.

Записать соответствие достоинств векторной, растровой и фрактальной графики (какое достоинство какому виду графики соответствует):

Незаменимость в построении сложных фигур, состоящих из однотипных элементов (облака, вода и т.д.).

Изображения данного вида графики могут быть легко масштабированы без потери качества.

Программы для обработки всех видов изображений (заполнить соответствие):

Painter, Art Dabbler

Правильные ответы на тест:

Новый материал.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветов получаются смешением каких-либо других. Например, сочетание красного и синего даёт пурпурный цвет, синего и зелёного – голубой. Таким образом, путём смешения из небольшого количества простых цветов, можно получить множество (и причём довольно большое) сложных (составных). Поэтому для описания цвета вводится понятие цветовой модели.

Цветовая модель – способ представления большого количества цветов посредством разложения их на простые составляющие.

По принципу действия перечисленные цветовые модели можно условно разбить на три класса:

аддитивные (RGB), основанные на сложении цветов;

субтрактивные (CMY, CMYK), основу которых составляет операция вычитания цветов (субтрактивный синтез);

перцепционные (HSB, HLS, LAB, YCC), базирующиеся на восприятии.

Аддитивный цвет получается на основе законов Грассмана путем соединения лучей света разных цветов. В основе этого явления лежит тот факт, что большинство цветов видимого спектра могут быть получены путем смешивания в различных пропорциях трех основных цветовых компонент. Этими компонентами, которые в теории цвета иногда называются первичными цветами, являются красный (Red), зеленый (Green) и синий (Вlue) цвета. При попарном смешивании первичных цветов образуются вторичные цвета: голубой (Сyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Следует отметить, что первичные и вторичные цвета относятся к базовым цветам.

Базовыми цветами называют цвета, с помощью которых можно получить практически весь спектр видимых цветов.

Для получения новых цветов с помощью аддитивного синтеза можно использовать и различные комбинации из двух основных цветов, варьирование состава которых приводит к изменению результирующего цвета.

Таким образом, цветовые модели (цветовое пространство) представляют средства для концептуального и количественного описания цвета. Цветовой режим – это способ реализации определенной цветовой модели в рамках конкретной графической программы.

Существует большое количество моделей. Рассмотрим только три основных.

2. Цветовая модель RGB

Множество цветов видны оттого, что объекты, их излучающие, светятся. К таким цветам можно отнести, например, цвета на экранах телевизора, монитора, кинопроектора. Цветов огромное количество, но из них выделено только три, которые считаются основными (первичными): это – красный, зеленый, синий.

При смешении двух основных цветов результирующий цвет осветляется: из смешения красного и зеленого получается желтый, из смешения зеленого и синего получается голубой, синий и красный дают пурпурный. Если смешиваются все три цвета, в результате образуется белый. Такая модель цвета является аддитивной.

Модель, в основе которой лежат указанные цвета, носит название цветовой модели RGB – по первым буквам английских слов Red (Красный), Green (Зеленый), Blue (Синий).

Поскольку в модели используются три независимых значения, ее можно представить в виде трехмерной системы координат рис 1.

Каждая координата отражает вклад соответствующей составляющей в конкретный цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. В результате получается некий куб, внутри которого и находятся все цвета, образуя цветовое пространство модели RGB .

Объем такого куба (количество цифровых цветов) легко посчитать: поскольку на каждой оси можно отложить 256 значений, то 256 в кубе (или 2 в двадцать четвертой степени) дает число 16 777 216.

Важно отметить особые точки и линии этой модели:

Начало координат. В этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует, а это равносильно темноте, следовательно, начало координат — это точка черного цвета.

Точка, ближайшая к зрителю. В этой точке все составляющие имеют максимальное значение, что означает белый цвет.

Диагональ куба. На линии, соединяющей начало координат и точку, ближайшую к зрителю, располагаются серые оттенки: от черного до белого. Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения. Этот диапазон иначе называют серой шкалой ( Grayscale ). В компьютерных технологиях сейчас чаще всего используются 256 градаций (оттенков) серого. Хотя некоторые сканеры имеют возможность кодировать 1024 оттенков серого и выше.

Три вершины куба обозначают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Модель RGB является теоретической основой процессов сканирования и визуализации изображений на экране монитора.

Это одна из наиболее распространенных и часто используемых моделей. Она применяется в приборах, излучающих свет, таких, например, как мониторы, прожекторы, фильтры и другие подобные устройства, а также в устройствах ввода графической информации – сканерах, цифровых камерах.

При работе с графическим редактором Adobe PhotoShop можно выбирать цвет, полагаясь не только на тот, что мы видим, но при необходимости указывать и цифровое значение, тем самым иногда, особенно при цветокоррекции, контролируя процесс работы.

Несомненными достоинствами данного режима является то, что он позволяет работать со всеми 16 миллионами цветов, а недостаток состоит в том, что при выводе изображения на печать часть из этих цветов теряется, в основном самые яркие и насыщенные, также возникает проблема с синими цветами.

3.Цветовая модель CMYK

Модель описывает отражаемые цвета. К отражаемым относятся цвета, которые сами не излучают, а используют белый свет, вычитая из него определенные цвета. Такие цвета называются субтрактивными

(вычитательными), поскольку они остаются после вычитания основных аддитивных. Существует три основных субтрактивных цвета: голубой, пурпурный, желтый рис.2.

Рис. 2 Модель CMYK

Это еще одна из наиболее часто используемых цветовых моделей, нашедших широкое применение. Она является субтрактивной моделью.

Модель CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, причем Key означает черный цвет) – является дальнейшим улучшением модели CMY и уже четырехканальна. Поскольку реальные типографские краски имеют примеси, их цвет не совпадает в точности с теоретически рассчитанным голубым, желтым и пурпурным. Особенно трудно получить из этих красок черный цвет. Поэтому в модели CMYK к триаде добавляют черный цвет. Модель CMYK является «эмпирической», в отличие от теоретических моделей CMY и RGB. Модель является аппаратно–зависимой.

В отличие от аддитивной модели, где отсутствие цветовых составляющих образует черный цвет, в субтрактивной все наоборот: если нет отдельных компонентов, то цвет белый, если они все присутствуют, то образуется грязно–коричневый, который делается более темным при добавлении черной краски, которая используется для затемнения и других получаемых цветов.

Ясно, что цвет в CMYK зависит не только от спектральных характеристик красителей и от способа их нанесения, но и их количества, характеристик бумаги и других факторов. Фактически цифры CMYK являются лишь набором аппаратных данных для фотонаборного автомата и не определяют цвет однозначно. При смешении двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трех должен получиться черный цвет. При полном отсутствии краски остается белый цвет (белая бумага).

В итоге получается, что нулевые значения составляющих дают белый цвет, максимальные значения должны давать черный, их равные значения – оттенки серого, кроме того, имеются чистые субтрактивные цвета и их двойные сочетания.

Для компенсации этого недостатка в число основных полиграфических красок была внесена черная краска. Именно она добавила последнюю букву в название модели CMYK , хотя и не совсем обычно: С – это Cyan (Голубой), М

– это Magenta (Пурпурный), Y – Yellow (Желтый), К – это bl ас K (Черный), т.е. от слова взята не первая, а последняя буква.

Существует еще один вариант расшифровки CMYK – Cyan , Magenta , Yellow , Key color . Причем key color (ключевой цвет) может быть любым.

4.Цветовая модель HSB

Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, а модель CMYK – для типографий, то модель HSB наиболее удобна для человека.

Здесь заглавные буквы не соответствуют никаким цветам, а символизируют тон (цвет), насыщенность и яркость (Hue Saturation Brightness). Предложена в 1978 году. Все цвета располагаются по кругу, и каждому соответствует свой градус, то есть всего насчитывается 360 вариантов – H определяет частоту света и принимает значение от 0 до 360 градусов (красный – 0, желтый – 60, зеленый – 120 градусов и так далее), т.е. любой цвет в ней определяется своим цветом (тоном), насыщенностью (то есть добавлением к нему белой краски) и яркостью

На цветовом круге рис.3 основные цвета моделей RGB и CMY находятся в такой зависимости: каждый цвет расположен напротив дополняющего его (комплементарного) цвета, при этом он находится между цветами, с помощью которых он получен. Например, сложение зеленого и красного цветов дает желтый.

Чтобы усилить какой-либо цвет, нужно ослабить дополняющий его цвет (расположенный напротив него на цветовом круге). Например, чтобы изменить общее цветовое решение в сторону голубых тонов, следует снизить в нем содержание красного цвета.

По краю этого цветового круга располагаются так называемые спектральные цвета или цветовые тона ( Hue ), которые определяются длиной световой волны, отраженной от непрозрачного объекта или прошедшей через прозрачный объект. Цветовой тон характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов. Эти цвета обладают максимальной насыщенностью, т. е. синий цвет еще синее быть уже не может.

Следующим параметром является насыщенность цвета ( Saturation ) — это параметр цвета, определяющий его чистоту.

Уменьшение насыщенности цвета означает его разбеливание. Цвет с уменьшением насыщенности становится пастельным, блеклым, размытым. На модели все одинаково насыщенные цвета располагаются на концентрических окружностях, т.е. можно говорить об одинаковой насыщенности, например, зеленого и пурпурного цветов, и чем ближе к центру круга, тем все более разбеленные цвета получаются. В самом центре любой цвет максимально разбеливается и становится белым цветом.

Поэтому работу с параметром насыщенности можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски.

Еще одним параметром является яркость цвета ( Brightness ) – это параметр цвета, определяющий освещенность или затемненность цвета. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение.

Поэтому работу с параметром яркости можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски.

В общем случае, любой цвет получается из спектрального цвета добавлением определенного процента белой и черной красок, т. е. фактически серой краски.

Эта модель уже гораздо ближе к традиционному пониманию работы с цветом. Можно определять сначала цветовой тон ( Hue ), а затем

насыщенность ( Saturation ) и яркость ( Brightness ). Такая модель получила название по первым буквам приведенных выше английских слов — HSB (рис.4).

Рис. 4. Цветовая модель HSB

Модель HSB неплохо согласуется с восприятием человека: цветовой тон является эквивалентом длины волны света, насыщенность — интенсивности волны, а яркость – количества света.

Недостатком этой модели является необходимость преобразовывать ее в модель RGB для отображения на экране монитора или в модель CMYK для получения полиграфического оттиска.

Краткая информация о графических файлах приведена в табл.1:

Хранение и отображение информации в среде Windows

(Grafics Inter-change Format)

Передача данных в сети Compuserve

Для фотографической информации

(PC Paintbrush File Format)

В графических редакторах

(Joint Photographic Experts Group)

Для фотографической информации

Joint Photografic Experts Group

(Tagged Image File Format)

Обмен данными между настольными и издательскими системами

(Drawing Interchange Format)

Обмен чертежами и данными САПР

Чертежная, издательская и другие виды графики

WMF (Windows MetaFile)

Хранение и отображение информации в среде Windows

Домашнее задание: 1)выучить конспект, 2)вопросы для самостоятельной работы: А) Век торные форматы, растровые форматы. Б) Методы сжатия графических данных, В) Сохранение изображений в стандартных форматах, а также собственных форматах графических программ. Г) Преобразование файлов из одного формата в другой.

Восприятие размера зависит от формы объекта. Это связано с особенностью восприятия интерференции света глазами. На практике в основном приходится сталкиваться с тем, что объекты, имеющие сложное, особенно фрактальное строение,тяжело оцениваются с точки зрения размеров. Конечно, если они относительно велики и их детали сопоставимы с габаритами других объектов в композиции, такой проблемы не возникает. Однако чаще мелкие детали сложной формы вообще не воспринимаются как часть объекта, влияющая на его размер (рис. 1.7).

Данный пример подводит нас к ключевому понятию, определяющему отношение формы к восприятию размера. Это компактность, или плотность.

Иногда в литературе наиболее плотной фигурой называют круг. На наш взгляд,это не совсем верно. Мы бы определили компактность формы как отношение ее площади к незаполненным местам в зоне воображаемой границы. Сложно? Поясним на примере. Допустим, вам нужно разместить две фигуры — квадрат и круг —на двух носителях — монете и марке (рис. 1.8).

Рис. 1.7. Лучи этой фигуры не воспринимаются как границы объекта

Рис. 1.8. Размещение круглого и квадратного объекта a- на марке;б-на монете

Как видите, для марки более компактной фигурой является квадрат, для монеты —круг.

Об этой относительности восприятия следует помнить, так как именно компактность определяет восприятие размеров. Более плотная фигура выглядит всегда более крупной. Это также отлично видно на рис. 1.8 (особенно это касается марки).

На практике данное свойство используется следующим образом. Например, существует задача: нарисовать логотип компании с условным названием "AGGW" для использования на визитках.

Если вы хотите подчеркнуть важность этого элемента на карточке, привлечь к нему внимание, то стоит остановиться на компактной форме логотипа (рис. 1.9, а).

Если же логотип не должен отвлекать на себя внимание и призван скорее выполнять роль фона, то можно выбрать вариант, показанный на рис. 1.9, б. И это, обратите внимание, при равных размерах элемента на визитке.

Текстура и размер

Применение текстуры дает возможность сделать новый эффект, изменить облик предмета, придать ему смысл. Текстура также может влиять на восприятие размеров объекта, и это нужно учитывать.

На рис. 1.10 изображены два квадрата одинакового размера. Однако несмотря на одинаковый размер, квадрат, у которого полосы идут горизонтально, выглядит значительно "тяжелее", крупнее по отношению к горизонтальной плоскости.Квадрат с вертикальными полосами выглядит выше.

Рис. 1.10. Направление светлых линий способно создать иллюзию удлинения в сторону их направленности

Этот эффект известен уже давно. Еще в старых журналах моды можно прочитать рекомендацию для полных женщин носить платья в вертикальную полоску — они создают впечатление более стройной фигуры, чем она есть на самом деле. На практике это явление используется достаточно часто. При необходимости придать объекту большую "устойчивость" используйте текстуры с ярко выраженной горизонтальной направленностью рисунка (например, текстуру кирпичной кладки).Если же, наоборот, необходимо избавиться от давящего размера, ориентируйтесь на вертикальное направление.

С текстурами связан еще один интересный эффект (рис. 1.11). Изображение на рис. 1.11, а словно удаляется от нас, второе (рис. 1.11, б), наоборот, кажется ближе. Этот эффект основан на свойстве белого цвета огибать все предметы, находящиеся на его фоне. Это необходимо знать и применять на практике при работе с радиальным градиентом .

Таким образом, текстура может также сыграть как положительную, так и отрицательную (при неправильном ее подборе) роль в отображении объекта .

Рис. 1.11. Эффекты, основанные на чередовании белых и черных радиальных полос:а — приближение; б — удаление

Цвет и размер

Влияние цвета на восприятие размера — наиболее сложный вопрос, касающийся размеров. Дело все в том же — в относительности восприятия. Зачастую мы склонны относить к более крупным объектам те, которые выделяются среди остальных,хотя объективных (то есть основанных на особенностях зрения) причин для этого нет.

Итак, первое и главное свойство: светлые объекты на темном фоне выглядят крупнее, чем темные на светлом фоне (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Светлые объекты на темном фоне выглядят крупнее, чем темные на светлом фоне

Вы обязательно должны это учитывать, если хотите подчеркнуть симметричность каких-либо объектов, сильно отличающихся по яркости (например, в логотипе).Возможно, придется увеличить темный элемент для того, чтобы зрителю не показалось, что вы сделали свою работу не очень качественно.

На рис. 1.13 мы на 2% увеличили радиус темного круга по сравнению с белым —иначе логотип не выглядел бы таким, каким был задуман.

Рис. 1.13. Черный кружок сделан на 2% больше, чем белый, чтобы они выглядели одинаковыми

Точно так же ярко-красный элемент будет казаться несколько крупнее аналогичного темно-синего. Это нужно учитывать в работе.

По способу создания можно выделить следующие классы объектов компьютерной графики:

Объекты компьютерной графики

Двухмерные объекты

Трехмерные объекты

Фрактальные

Растровая графика

Растровые изображения можно получить, сканируя рисунки или фотографии, фотографируя объекты цифровым фотоаппаратом, создавая рисунки с использованием графического планшета или разнообразных растровых графических редакторов ( Paint , Gimp , PhotoShop ).

Растровые изображения

Растровое графическое изображение состоит из отдельных маленьких прямоугольников — пикселей .

При сохранении растрового изображения в памяти компьютера сохраняется информация о цвете каждого входящего в него пикселя.

Качество растрового изоб-ражения возрастает с увеличением количества пикселей в изображении и количества цветов в палитре. Но при этом возрастает и информа-ционный объём всего изображения.

Минимальная единица растрового изображения – точка (пиксель)

Растровая графика

Растровая графика — универсальное средство для формирования и обработки плоских изображений. В полиграфических и электронных изданиях растровые изображения используются в тех случаях, когда нужно качественно и чётко передать в изображении оттенки цветов и плавные переходы от одного цвета к другому.

Недостаток : существенное падение качества изображения в результате его масштабирования и преобразований.

Векторное изображение

Векторное изображение – изображение, построен-ное из геометрических примитивов (объектов): отрезков прямых, дуг, окружностей, эллипсов, много-угольников и кривых Безье. Примитив не нужно рисовать – выбрав на панели инструментов пикто-грамму с его изображением или названием вы просто задаёте необходимые параметры, по которым компьютер сам выполняет необходимые построения.

Объекты векторного изобра-жения накладываются друг на друга, образуя незави-симые слои. Каждый слой векторного изображения со-держит свой объект.

Векторная графика

При преобразовании векторного объекта исходное изображение удаляется, а вместо него строится новое – по тем же алгоритмам, но с учётом изменённых данных. Это позволяет без потерь качества масштабировать, пово-рачивать и трансформировать векторные изображения.

Векторные графические изображения создают с помощью специальных программ ( CorelDRAW , Inkscape ) и широко используют в картографии, мультипликации, инженерной графике, при создании логотипов, схем, диаграмм – там, где важны чёткость контуров и возможность увеличения масштаба изображения без потери качества.

Кривые Безье

Кривые Безье были разработаны в 60-х годах XX века независимо друг от друга Пьером Безье из автомобиле-строительной компании «Рено» и Полем де Кастельжо из компании «Ситроен», где применялись для проектирования кузовов автомобилей. Математический аппарат кривых Безье основан на многочленах Бернштейна, описанных Сергеем Натановичем Бернштейном в 1912 году.

Кривые Безье

В компьютерной графике в основном применяются кривые Безье второго и третьего порядка .

Кривая Безье второго порядка описывается уравнением:

B ( t ) = (1 – t ) 2 P 0 + 2 t (1 – t ) P 1 + t 2 P 2 , t ∈ [0, 1].

• P 0 – начало кривой;
• P 1 – опорная точка;
• P 2 – конец кривой;
• прямая P 0 P 1 – касательная к кривой в точке P 0 ;
• прямая P 1 P 2 – касательная к кривой в точке P 2 .

Фрактальная графика

Термин фрактал (от лат. fractus — дроблёный) употребляется для обозначения объектов, обладающих свойством самоподобия, когда целое (в точности или приближённо) имеет ту же форму, что одна или более его частей.

В основе фрактальной графики лежит очень простая идея: бесконечное по красоте и разнообразию множество фигур можно получить из относительно простых конструкций при помощи всего двух операций – копирования и масштабирования.

Трехмерная графика

В последнее время всё большую популярность приобретает трёхмерная или 3D-графика (от англ. three dimensions – три измерения). В ней применяются технологии создания в виртуальном пространстве объёмных моделей, которые максимально приближены к реальным объектам.

Трёхмерная графика широко используется в инженерном проектировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинематографии и компьютерных играх.

Анимация (от англ. animation – одушевление) – это «ожив-ление» изображения. При анимации несколько рисунков (кадров) сменяют друг друга через заданные промежутки времени.

Компьютерная анимация – последовательный показ заранее подготовленных графических файлов, а также компьютерная имитация движения с помощью изменения формы объектов или показа последо-вательных изображений с фазами движения.

Форматы графических файлов

Формат графического файла – это способ пред-ставления графических данных на внешнем носителе.

Различают растровые и векторные форматы графических файлов. Среди них, в свою очередь, выделяют собственные ( оригинальные ) форматы графических приложений и универсальные графические форматы, которые «понимают-ся» всеми приложениями, работающими с растровой (векторной) графикой.

Графические редакторы предоставляют пользователю возможность самостоятельно выбирать формат файла, в котором будет сохранено изображение.

Комментарии .

На слайде две гиперссылки – выбираются на усмотрение учителя. На каждом из слайдов предусмотрен возврат на данный слайд.

Лупа – переход на алгоритмы сжатия

Основной недостаток растровых изображений – их большой размер. Поэтому растровые фотографии и рисунки сохраняются в сжатом виде.

Растровые форматы файлов

BMP (от англ. Bit MaP image – битовая карта изображения)

Изображения хранятся в файлах попиксельно, без сжатия, потому размеры таких файлов достаточно большие

GIF (от англ. Graphics Interchange Format – формат обмена гра-фикой) способен хранить сжатые данные без потери качества в формате не более 256 цветов, поддерживает анимацию

PNG (от англ. Portable Network Graphic – портативная сетевая графика) имеет высокую степень сжатия данных без потерь и предназначен для применения в сетевых приложениях

TIFF (от англ. Tagged Image File Format – формат файла размеченного изображения). Большая глубина цвета у данного формата позволяет хранить изображение с высоким качеством

JPEG (от англ. Joint Photographic Expert Group – объединённая группа экспертов в области фотографии) сжатый формат для хранения изображений с плавными переходами между цветами

Векторные форматы файлов

WMF (от англ. Windows MetaFile – метафайл Windows) – универсальный формат для программ, которые работают в ОС Windows (хранение коллекции Microsoft Clip Gallery)

CGM (от англ. Computer Graphic Metafile – метафайл компьютерной графики) – используется для представления графических объектов, преимущественно, в технических областях

SVG (от англ. Scalable Vector Graphics – масштабируемая вектор-ная графика) – универсальный формат, позволяет с высоким ка-чеством хранить в файле текст, изображение и анимацию

CDR (от англ. CorelDRaw files – файлы CorelDraw) – собственный формат файлов векторного графического редактора CorelDraw

AI (от англ. Adobe Illustrator files – файлы Adobe Illustrator) – собственный формат файлов редактора векторной графики Adobe Illustrator

Алгоритм сжатия RLE

Алгоритм RLE (от англ. Run Length Encoding – кодирование длин серий) – один из простейших методов сжатия изображений.

Его основной идеей является поиск цепочек одинаковых элементов и замена их на пары «число повторений – значение», что в определённых случаях существенно уменьшает избыточность данных.

Что если я скажу, что мир не настоящий, а хорошо проработанная компьютерная графика, помещенная в виртуальную реальность? Тогда создатель этого мира по праву может считать себя богом. Звучит как сюжет фантастического фильма? Дайте CG десяток лет, и фантазии превратятся в пугающую реальность.

Однако, уже сейчас освоив компьютерную графику вы сможете использовать ее для веб-дизайна, 3D-игр, 3D-печати, анимации, виртуальной реальности, архитектурной визуализации, эффектов для кино и многого другого. В этой статье мы разберем основы компьютерной графики и ответим на два важных вопроса: “С чего начать?” и “Какой софт использовать?”. Сосредоточьтесь, мы начинаем.

Компьютерная графика или по другому CG — Computer Graphics разделяется на двумерную и трехмерную. Хоть статья в основном о 3D графике, скажу пару слов о 2D.

Двумерную графику обычно разделяют на векторную и растровую, хотя отдельно называют еще и фрактальный тип обособления изображений, говорить о котором мы не будем. Это тема отдельной статьи.

Векторная графика — представляет из себя набор геометрических примитивов, например: точки, прямые, окружности, прямоугольники. На страницах web-сайтов вектор можно увидеть в качестве шрифтов, иконок, логотипов. Вектор может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитировать трехмерную графику, чем не может похвастаться растровая графика, которая берет за основу пиксели.

Растровая графика — всегда оперирует матрицей пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение яркости, цвета, прозрачности или комбинация этих значений. В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании. Как пример растра — любые картинки, изображения, фотографии.

Это все очень интересно, теперь у вас есть базовое понимание о двумерной графике, которое пригодится веб-дизайнерам, 2D аниматорам, художникам. А теперь перейдем к графике будущего.

Независимо от того, в какой области вы хотите развиваться, базовое понимание 3D необходимо во всех, и то, что вы узнаете в одной области, часто можно применить в другой. Скажем, вы смоделировали персонажа. Можно нацепить на него скелет и анимировать, чтобы создать короткометражный мультик или же экспортировать его в игровой движок как персонажа. Его можно напечатать на 3D принтере, внедрить в виртуальную реальность, или просто сделать красивой отрендеренной картинкой. Так что начало работы с любой из этих областей требует базового понимания 3D. И что же это за основы? Ну, их можно сформулировать так:

1. Моделирование — самая популярная технология создания объектов в трехмерной графике — создание полигональной сетки. Это значит, что объект описывается вершинами, соединяющими их ребрами и гранями. То есть любой персонаж игры или кино — геометрическая фигура, состоящая из множества граней. По простому вы создаете сетку и деформируете, пока она не примет форму вашего объекта.

2. Текстурирование — создание текстур и материалов, чтобы поверхность выглядела реалистично при рендере. К этому же пункту относится Шейдинг — указание какие участки модели должны обладать оптическими эффектами: матовость или глянцевость.

3. Свет — настройка освещения для создания приятного финального изображения при рендере. Ничто не будет выглядеть естественно, если оно освещено примитивными источниками света. В играх используются точечные источники света, параллельные — для имитации условно бесконечно удаленных источников вроде Солнца и эмбиент — то есть просто подсветка без конкретно расположенного источника и, соответственно, теней. И глобальное освещение со множественными отскоками виртуальных фотонов — позволяющее критически добавить сцене реалистичности ценой десятка кликов и значительного увеличения времени рендера.

4. Анимация — создание скелета и анимирование.

Вот и все основные пункты. Думаю, для начала этого будет достаточно. К нашему списку еще можно добавить еще два пункта, которые ближе к работе с видео и кино.

5. Композ — многослойный монтаж, который используется для объединения всего съемочного материала в кадре.

6. Симуляция частиц — система точек в виртуальном пространстве. Сами по себе они не имеют визуальной составляющей, но таковую можно навесить поверх.

Частички полезны в системах, когда они как-то взаимодействуют с другими частичками рядом. В зависимости от правил этого взаимодействия, система частиц может вести себя похожим на воду, огонь, песок, желе, снег и еще много каким образом, подчиняясь заданным в симуляции силам и взаимодействуя с объектами в сцене. Например, эффекты магии в фентезийных фильмах созданы как раз на основе симуляции частиц.

Представим, что нам нужно создать магический меч для MMO игры. Моделируем путем деформации сетки, накладываем текстуру и добавляем свет. Теперь мы можем распечатать его на принтере или отрендерить в картинку. Меч двигается? Ну, это MMO, там всякое бывает. Допустим, создали скелет, анимаровали. Нужен магический эффект? Используем симуляцию. Упаковать это все в красивый трейлер — композ. Анимированный меч

Так что вот, с чего начать — с изучения основ. Теперь следующий вопрос. Он довольно непростой. Какое программное обеспечение мне использовать? Некоторые говорят, что нужно использовать то, что использую крупные студии, но в индустрии нет какого-либо определенного стандарта.

Вопрос становится еще более пугающим из за обилия вариантов. Компания Blizzard использует 3ds max, Maya, Zbrush, Mudbox. Disney — Maya и Zbrush. Некоторые студии вроде Pixar используют созданный внутри студии софт, который недоступен общественности. Для первых этапов в компьютерный графике нужен софт, который прост в освоении и не сильно дорогой. Думаю, в этом случае лучше всего подойдет программа Blender. Она распространяется по бесплатной лицензии, а скачать ее можно даже в steam.

Мы ищем обширные художественные и технические навыки, а не способность запускать программы.

Чтобы стать хорошим специалистом в CG потребуется освоить много сложной, но не менее интересной информации. Вот небольшая подборка интернет ресурсов, которые могут вам помочь:

Компьютерная графика уже очень очень востребованная сфера, а в будущем станет еще более востребованной. Читайте книги по моделированию, смотрите видео (благо таких предостаточно). И когда-нибудь в будущем сможете создать свой мир с блэкджеком и анимированными мечами.

Читайте также:

  
• Как пользоваться твиттером на компьютере
  
• Настройка прокси в utorrent
  
• Как сделать ржавчины на металле 3д макс
  
• Как настроить звук на ноутбуке
  
• Как сделать ник в скайпе чтобы он мигал