Анализ существующих видов графики

Анализ существующих видов графики

В данной статье описывается три вида графики: растровая, векторная, фрактальная. А также дается их сравнительный анализ.

Аннотация статьи
графика
фрактальная
векторная
растровая
Ключевые слова

Два самых распространенных вида графики – растровая и векторная [1]. Рассмотрим и сравним их.

Прежде чем говорить о том, что такое векторная графика и растровая графика, необходимо понять несколько основных терминов:

Начнем с понятия «пиксель». В компьютерной графике пиксель, точка или элемент изображения – это физическая точка на изображении. Пиксель – это просто самый маленький адресуемый элемент изображения, представленного на экране.

Большинство изображений, которые мы видим на экране нашего компьютера, являются растровыми. Селфи, которое создается благодаря мобильному телефону, является еще одним примером растрового изображения. Изображение составляется с использованием набора пикселей, называемых растровым изображением.

Рис. 1. Растровое изображение

Второе понятие – «растровое изображение». Пример растрового изображения представлен на рисунке 1. В компьютерной графике растровое изображение – это отображение из некоторой области (например, диапазона целых чисел) в биты, то есть значения, которые равны нулю или единице. Он также называется битовым массивом или растровым индексом. Наиболее общий термин «pixmap» относится к карте пикселей, где каждый из них может хранить более двух цветов, таким образом, используя более одного бита на пиксель. Часто для этого используется и растровое изображение. В некоторых контекстах термин «bitmap» подразумевает один бит на пиксель, в то время как «pixmap» используется для изображений с несколькими битами на пиксель.

Растровые изображения состоят из отдельных цветных пикселей. Каждый цветной пиксель вносит свой вклад в общее изображение.

Растровые изображения можно сравнить с картинами пуантилистов, которые состоят из серии индивидуально окрашенных точек краски. Каждая точка краски в картине пуантилиста может представлять один пиксель в растровом изображении. Если рассматривать его как отдельную точку, то это всего лишь цвет; но если рассматривать его как целое, то цветные точки составляют яркую и детализированную картину. Каждый пиксель по отдельности и в целом в растровом изображении можно редактировать.

Растровые изображения способны отображать сложные, многоцветные визуальные эффекты, включая мягкие цветовые градиенты [2]. Цифровые камеры создают растровые изображения, и все фотографии, которые можно увидеть в печати и в интернете, являются растровыми изображениями.

Существуют различные типы растровых файлов: JPG, GIF и PNG – являются примерами, и каждый из этих типов файлов имеет свои собственные нюансы.

Растровые изображения идеально подходят для редактирования фотографий и создания цифровых картин в таких программах, как Photoshop и GIMP, а также могут быть сжаты для хранения и веб-оптимизации изображений.

То, как можно использовать данное растровое изображение, зависит от его размера и качества. Качество часто определяется тем, сколько пикселей содержится в дюйме, выраженном в пикселях на дюйм, а также общими размерами изображения, также выраженными в пикселях (например, 3500 пикселей в ширину и 2700 пикселей в высоту).

Чем больше пикселей на дюйм, тем выше качество изображения. Например, большинство проектов печати требуют, чтобы изображения были не менее 300 пикселей на дюйм.

Растровые изображения не могут быть масштабированы до больших размеров [3]. Когда они масштабируются, качество теряется, и они становятся размытыми, так как каждый пиксель становится больше. Хотя растровые изображения не могут быть увеличены, они могут быть уменьшены. Что обычно имеет место для веб-изображений, часто сохраняемых в меньших размерах.

В отличие от растровой графики, которая состоит из цветных пикселей. Векторная графика состоит из контуров, каждый из которых имеет математическую формулу, которая сообщает контуру, как он формируется и каким цветом он ограничен или заполнен. Пример векторной графики представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Векторное изображение

Поскольку математические формулы диктуют способ визуализации изображения, векторные изображения сохраняют свой внешний вид независимо от размера. Их можно масштабировать бесконечно. Векторные изображения можно создавать и редактировать в таких программах, как Illustrator, CorelDraw и InkScape.

Использование последовательных команд или математических утверждений или программ, которые помещают линии или фигуры в 2-D или 3D среду, называется векторной графикой. Векторная графика лучше всего подходит для печати, так как она состоит из ряда математических кривых. В результате векторная графика печатается четко, даже когда она увеличена. В физике вектор – это нечто, имеющее величину и направление. В векторной графике файл создается и сохраняется в виде последовательности векторных операторов. Вместо того, чтобы иметь бит в файле для каждого бита линейного рисунка, мы используем команды, которые описывают ряд точек, которые должны быть соединены.

В результате получается гораздо меньший файл.

Хотя векторную графику, возможно, использовать для имитации фотографий, она лучше всего подходит для дизайна, который использует простые, сплошные цвета. Векторные изображения состоят из фигур, и каждая фигура имеет свой собственный цвет, таким образом, векторные изображения не могут достичь цветовых градиентов, теней и затенения, которые могут быть у растровых изображений [4].

Поскольку векторные изображения можно бесконечно масштабировать без потери качества, они отлично подходят для логотипов, иллюстраций, гравюр, художественных работ, вывесок и вышивки. Такие изображения не должны использоваться для цифровых картин или редактирования фотографий, однако они идеально подходят для таких проектов, как печать наклеек, которые не содержат фотографий.

Важно отметить, что, за исключением формата SVG, векторные изображения должны быть подвергнуты растеризации, прежде чем их можно будет использовать в интернете.

На сегодняшний день, появился еще и третий вид графики – фрактальная графика. Это очень сложные изображения, генерируемые компьютером из одной формулы. Они создаются с помощью итераций. Это означает, что одна формула повторяется со слегка отличающимися значениями снова и снова, принимая во внимание результаты предыдущей итерации [5].

После того как элемент фрактальной графики создан, с ним можно выполнять различные дополнительные действия.

Например, повороты и растяжки. Таким образом, отдельные детали изображения увеличиваются, или они принимают форму, желаемую пользователем.

Также возможна группировка объектов. Обычно эта функция используется для назначения необходимого масштаба.

Есть функция преобразования цветов: изображение можно раскрасить в любой оттенок, задать тон.

А также, изменить форму всего объекта или отдельных его частей.

Следует помнить, что изображения фрактальной графики не могут быть предсказаны, в конечном счете. Когда треугольник слишком велик, вид будет нереальным, пользователь увидит только черное окно. Когда желаемая текстура обнаружена, все изменения с ней должны быть сделаны в минимальном порядке.

Фракталы используются во многих областях. В астрономии – для анализа галактик, колец Сатурна и других вещей. В биологии – для изображения культур бактерий, химических реакций, анатомии человека, молекул, растений. А также, для изображения облаков, береговой линии и пограничных линий, сжатия данных, диффузии, экономики, фрактального искусства, фрактальной музыки, пейзажей, спецэффектов и так далее.

Геометрические фракталы имеют дело с формами, найденными в природе, которые имеют нецелые или фрактальные размеры. Чтобы геометрически построить детерминированный неслучайный подобный фрактал все начинается с заданной геометрической фигуры, называемой инициатором. Затем субподряды инициатора заменяются шаблоном, называемым генератором.

Все фракталы можно генерировать, повторяя одну и ту же форму снова и снова. Например, возьмем равносторонний треугольник, повторим треугольник несколько раз, чтобы создать звездообразную форму. После этого, форма звезды также будет повторяться снова и снова, чтобы создать совершенно новую форму.

Допускается делать неограниченное количество итераций, чтобы создать желаемую форму. Если говорить терминами программирования, то для создания таких фигур используется рекурсивная функция.

Вывод

Растровая графика:

Плюсы: изображение очень четкое; оно тонко передает смену-перетекание цветов, оттенков, теней.

Минусы: потеря качества при увеличении размера; изображение в высоком разрешении занимает много места.

Применение: редактирование фотографий, создание макетов и графических объектов с большой цветовой гаммой.

Векторная графика:

Плюсы: изображение легко масштабируется.

Минусы: невозможно передать плавные цветовые переходы, как в растровой графике.

Применение: печать и дизайн листовок, брошюр, рекламных материалов, визиток, логотипов и т.д.

Текст статьи
  1. Анцыпа В. А. Растровые и векторные графические изображения. Информатика и образование. - 2005. - № 7. - С. 56-62.
  2. Алгоритмические основы растровой машинной графики / Д.В. Иванов и др. - М.: Бином. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий, 2015. - 304 c.
  3. Макаренко, А. Вторичная дискретизация растрового изображения / Александр Макаренко. - М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2014. - 132 c.
  4. Рассел, Джесси Векторный графический редактор / Джесси Рассел. - М.: VSD, 2015. - 107 c.
  5. Витолин Д. Применение фракталов в машинной графике. // Computerworld-Россия. - 2007.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 24 июля по 30 июля
Осталось 4 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
03 августа
Загрузка в eLibrary
03 августа
Рассылка печатных экземпляров
11 августа