Сенсорна панель

Відеотермінальні пристрої. Найважливішою характеристикою відеотермінальних пристроїв виводу графічної інформації, скорочено — монітори, вважається їх розмір. Електронно-променеві трубки (ЕПТ), які є головною частиною цих пристроїв,промисловість випускає в декількох стандартних конструкціях — найбільшпоширені трубки з розміром екрана по діагоналі 15, 17, 20 і 21 дюймів. Отже, монітори класифікують за розміром використаних у них ЕПТ. Але реальний розмір трохи менший — частину «корисної площі» забирає пластмасовий корпус. Таким чином втрачається більше ніж півсантиметра з кожного боку.

Відеорежим — це комбінація двох параметрів: графічної роздільної здатності і глибини кольору. Роздільна здатність повинна підтримуватися платою графічного адаптера, встановленого в системі. В першу чергу на платі треба встановити достатню кількість відеопам’яті. Якщо обсяг відеопам’яті не дозволяє отримати потрібного відеорежиму, тоді зменшують глибину кольору або встановлюють нижчу роздільну здатність.

Друкуючі пристрої. Існує велика кількість критеріїв, за якими можна класифікувати друкуючі пристрої, наприклад: принцип друкування (спосіб друку, метод формування зображення), характер віддрукованої продукції (колір, задрукований матеріал, призначення продукції), матеріал, яким здійснюють друкування, і т.п. Найбільш вдалу класифікацію запропонував доктор Хельмут Кніппхен, директор департаменту технології та новітніх досліджень фірми Heidelberg Druckmachinen AG [8], яка є загальною, проте охоплює всі можливі пристрої друкування, які розроблені на сьогодні і знайшли промислове використання. Так як на сьогоднішній день підтверджується тенденція зростання кількості і якості випуску кольорової продукції, розглянемо пристрої для друкування кольорових зображень [9].

Прості струминні кольорові друкуючі пристрої. Принцип їх роботи полягає в нанесенні рідких кольорових фарб на аркуш паперу. Фарби наносяться мікроскопічними капілярами і подаються з чотирьох резервуарів (отворів) під дією електричного поля. Сформовані таким чином краплі фарби розганяються в напрямку аркуша паперу і попадають на нього. Принтери подібного типу використовують чотири кольори фарб — жовту, пурпурову, голубу, чорну. Хоча ці фарби мають кольори поліграфічних фарб, вони від них відрізняються суттєво за спектральними характеристиками, в’язкістю та багато іншим. Шкала кольорового охоплення принтерів подібного типу невелика. В основному за рахунок змішування барвників фарб при їхньому контакті з папером втрачається попереднє зображення кольорів. Відбитки з цих принтерів мають погану різкість через не дуже високу роздільну здатність, а основне, через вбирання і розтікання фарби по поверхні паперу. Якщо взяти до уваги примітивний механізм розгортки, нездатний забезпечити точне по- зиціювання крапель фарби на папері, загальне враження від відбитка бажає бути набагато кращим. Принтери цього класу не мають підтримки мови PostScript і не можуть зімітувати растрову структуру u1074 відбитка.

Струменеві кольорові друкуючі пристрої вищої якості. На вітчизняному ринку пропонуються і поліпшені варіанти струминних принтерів. Принцип їх роботи багато в чому подібний до роботи простих струминних принтерів. Однак є і деякі відмінності. Принтери вищої якості використовують більш стабільний механізм розгортки. Як результат, на відбитку ілюстрацій менш помітні полоси, які утворюються від нанесення фарби в напрямку горизонтальної розгортки. Кольорове охоплення цих принтерів практично співпадає з кольоровим охопленням принтерів нижчого класу. Але завдяки наявності підтримки мови PostScript відбиток може вважатися точним геометричним образом полоси.

Широкоформатні струменеві кольорові принтери. Дальшим розвитком струминних принтерів вищої якості є широкоформатні струминні принтери, які призначені для виготовлення плакатів. Особливість плакатів в тому, що вони переважно розглядаються з відстані, це дозволяє друкувати їх з растром 36-48 ліній/см. У зв’язку з цим для виготовлення плакатів застосовують широкоформатні (до 120 см) струминні принтери. Принцип їх роботи подібний до описаних раніше, однак широкоформатні принтери мають деякі особливості. Для забезпечення якості друкування використовують спеціальні стабілізуючі пристрої в механізмі розгортки, що забезпечує можливість точного позиціювання крапель фарби на папері і, як наслідок, відсутність «смуг». Всі принтери подібного класу підтримують мову PostScript, що забезпечує відповідний рівень універсальності і гарантує відповідність відбитка запланованому дизайну.

Спеціалізовані високоякісні струменеві принтери. Серед струминних принтерів є і такі, які розроблялися спеціально для цифрової кольоропроби. Для цього в принтер закладено безліч технічних і технологічних удосконалень, які дозволяють звести до мінімуму всі проблеми, притаманні струминним принтерам. Старанний підбір паперу і хімічного складу чорнила в поєднанні з високопрецизійною механікою і спеціалізованим кольоровим растровим процесором дозволяють одержувати на таких принтерах відбитки, які, на думку багатьох експертів, практично впритул підходять до кольоропробних відбитків і технології кольоропроби MatchPrint і відповідно можуть їх замінити. Є навіть можливість імітувати кольоропробу на різних типах паперу, що робить цей принтер особливо привабливим. Але необхідно відзначити наступне: технологія кольоропроби Match-Print є американським стандартом і в нашій країні не застосовується, окрім того, в теперішній час цифрова кольоропроба ще не стала стандартом і за еталон для друкування не приймається. Однак для використання в складі видавничих систем принтер можна рекомендувати як кольоропробну станцію — правда, після відповідного калібрування. Застосовувати його можна лише в дорогих системах, оскільки ціна принтерів досить висока.

Кольорові фотопринтери. Кольорові фотопринтери працюють за принципом фотографії. Зображення формується безпосередньо на фотоматеріалі за допомогою електронно-променевої трубки або якого-небудь іншого відтворюючого пристрою, наприклад, плоского матричного екрана. Після обробки фотоматеріалу на ньому з’являється зображення. Незважаючи на задовільну якість відбитків, застосовувати такі принтери у видавничих системах не рекомендується через велику незручність в роботі, пов’язану з наявністю фотохімії. Для застосування в складі видавничих систем можуть заслуговувати уваги лише серія фотопринтерів фірми Polaroid, відбитки з яких не потребують хімічної обробки. Однак навіть у цьому випадку краще обійтися принтерами більш традиційного принципу дії, оскільки у фотопринтерів інше призначення Принтери, які працюють за принципом термопереносу (WaxTrans або ThermoWax). Цей клас принтерів дістав досить широке поширення. В основі їх роботи лежить перенесення кольорових фарб зі спеціальної лавсанової плівки на папір під дією високої температури. Фарби мають у своєму складі воскоподібну речовину, яка при нагріванні плавиться і дозволяє фарбі перейти з лавсанової основи на папір, з яким вона контактує. У процесі друкування на лавсановій основі створюється висока температура в тих місцях, де повинно бути зображення відповідного кольору. Кожний кольоровий відбиток друкується за чотири прогони.

Принтери, які працюють за принципом Solidink. Термін Solidlnk-принтер означає — принтер на «твердих фарбах». В основі роботи цього класу принтерів лежить термічне плавлення частинки фарби, що знаходиться в твердому стані, розгін краплі фарби (переважно в електричному полі) і швидке її застигання при зіткненні з папером. При подібному нанесенні фарби на папір вдається уникнути двох основних вад струминних принтерів — змішування фарб і розтікання при всотуванні в папір.

Кольорові лазерні електрографічні принтери. Кольорові лазерні електрографічні принтери з’явились порівняно недавно. Принцип їх роботи такий самий, як і чорно-білих електрографічних принтерів (див. Наступний підрозділ), лише процес друкування повторюється чотири рази для накатування тонерів чотирьох кольорів. В результаті на папері створюється зображення, одержане субтрактивним синтезом чотирьох кольорів. Отримані відбитки мають добру кольоропередачу, оскільки кольори базових фарб близькі до кольорів поліграфічної тріади. У більшості лазерних електрографічних принтерів досить непогана роздільна здатність (600х600 або 1200х1200 dpi в залежності від моделі), що забезпечує якісне відтворення півтонів.

Кольорові електрографічні копіювальні автомати. Значно раніше, ніж кольорові лазерні електрографічні принтери, були випущені кольорові копіювальні автомати, які використовували той самий принцип друкування, що й кольорові електрографічні принтери. Однак механізм для цих пристроїв проектувався з урахуванням потреб якісного копіювання кольорових оригіналів і має більш точне позиціювання аркуша паперу при накладанні окремих кольорів, що забезпечує досить високу різкість зображення, відсутність муару на відбитках. Якісне кольоровідтворення на відбитках забезпечується використанням спеціально підібраних за колориметричними характеристиками тонерів, а також завдяки застосуванню спеціальної технології, яка ретельно дозує по дачу тонера при накладанні кольорових шарів, забезпечує значно більшу лінійність, ніж у електрографічних принтерів. В результаті кольоровідтворення у електрографічних копіювальних автоматів є на рівні Dye-Sub-принтерів. Електрографічні копіювальні автомати були спроектовані для досить великого навантаження, і в них забезпечено рівномірна насиченість відбитків при друкуванні тиражу.

Поняття растрової, векторної, фрактальної та тривимірної графіки

План лекції

1. Растрова графіка

1.1. Роздільність зображення

1.2. Глибина кольору.

1.3. Масштабування растрових зображень

1.4. Переваги растрової графіки

1.5. Недоліки растрової графіки:

2. Векторна графіка

2.1. Математичні основи векторної графіки

2.2. Переваги векторної графіки:

2.3. Користувачами векторних редакторів можуть бути:

3. Фрактальна графіка

4. Тривимірна графіка

4.1. Основні поняття тривимірної графіки

4.2. Створення геометричної моделі сцени.

4.3. Робота над композицією: світло та камери.

4.4. Підготовка та призначення матеріалів.

4.5. Візуалізація сцени,

4.6. Області застосування тривимірної графіки

4.6.1. Комп'ютерне проектування:

4.6.2. Автоматизоване проектування:

4.6.3. Комп'ютерні ігри:

4.6.4. Комбіновані зйомки:

4.6.5. Комп'ютерна мультиплікація:

4.7. Недоліки тривимірної графіки

4.8. Області використання тривимірної графіки

1. Растрова графіка

Застосовується у випадках, коли графічний об'єкт представлено у вигляді комбінації точок (пікселів), яким притаманні свій колір та яскравість і які певним чином розташовані у координатній сітці. Такий підхід є ефективним у випадку, коли графічне зображення має багато напівтонів і інформація про колір важливіша за інформацію про форму (фотографії та поліграфічні зображення). При редагуванні растрових об'єктів, користувач змінює колір точок, а не форми ліній. Растрова графіка залежить від оптичної роздільності, оскільки її об'єкти описуються точками у координатній сітці певного розміру. Роздільність вказує кількість точок на одиницю довжини.

Потрібно розрізняти:

· роздільність оригінала;

• роздільність екранного зображення;
• роздільність друкованого зображення.

Роздільність оригінала. Вимірюється у точках на дюйм (dpi - dots per inch) і залежить від вимог до якості зображення та розміру файлу, способу оцифрування або методу створення готового зображення, вибраного формату файлу та інших параметрів. Зрештою, чим вище вимоги до якості, тим більша має бути роздільність.

Роздільність екранного зображення. Для екранного зображення, елементарну точку растра називають пікселем. Розмір пікселя коливається в залежності від вибраної екранної роздільності, роздільності оригіналу й масштабу відображення. Монітори можуть забезпечити роздільність 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200 і вище. Відстань між сусідніми точками люмінофора в якісному моніторі складає 0,22-0,25 мм. Для екранного зображення достатньо роздільчості 72 dpi.

Роздільність друкованого зображення. Розмір точки растрового зображення залежить від застосованого методу та параметрів растрування оригіналу. При раструванні на оригінал накладається сітка ліній, комірки якої утворюють елемент растра. Частота сітки растра вимірюється числом ліній на дюйм (lpi - lines per inch) і називається лінєатурою. Розмір точки растра розраховується для кожного елементу і залежить від інтенсивності тону в цій комірці. Якщо у растрі є абсолютно чорний колір, тоді розмір точки растра співпадає з розміром елементу растра (100% заповненість). Для абсолютно білого кольору заповненість складає 0%. На практиці заповненість коливається у межах 3-98%.

Всі точки растру мають однакову оптичну щільність, що наближується до абсолютно чорного кольору. Ілюзія темнішого кольору створюється за рахунок збільшення розмірів точок і скорочення проміжкового поля між ними при однаковій відстані між центрами елементів растра. Такий метод називається растрування з амплітудною модуляцією.

При застосуванні методу з частотною модуляцією, інтенсивність тону регулюється зміною відстані між сусідніми точками однакового розміру, тобто в комірках растра з різною інтенсивністю тону знаходиться різне число точок. Зображення, растровані за частотно-модульним методом, якісніші, оскільки розмір точок мінімальний.

При методі стохастичного растрування, враховується число точок, необхідне для відображення потрібної інтенсивності тону у комірці растра. Згодом, ці точки розташовуються всередині комірки на відстані, що підраховується квазівипадковим методом. Регулярна структура растра всередині комірки й у зображення відсутня. Такий спосіб потребує великих трат обчислювальних ресурсів і високої точності поліграфічного устаткування, тому застосовується лише для художніх робіт.

Глибина кольору. Характеризує максимальне число кольорів, які використані у зображенні. Існує декілька типів зображень із різною глибиною кольору:

• чорно-білі;
• у відтінках сірого;
• з індексованими кольорами;
• повноколірні;

Чорно-білі зображення. На один піксел зображення відводиться 1 біт інформації - чорний та білий. Глибина кольору - 1 біт.

Зображення у відтінках сірого. Піксел сірого зображення кодується 8 бітами (1 байт). Глибина кольору - 8 біт, піксел може приймати 256 різних значень - від білого (255) до чорного (0 яскравості).

Зображення з індексованими кольорами. Перші кольорові монітори працювали з обмеженою колірною гамою (16, згодом 256 кольорів). Такі кольори називаються індексованими і кодуються 4 або 8 бітами у вигляді колірних таблиць. В такій таблиці всі кольори вже визначені і можна використовувати лише їх.

Повноколірні зображення. Глибина кольору не менше як 24 біти, що дає можливість відтворити понад 16 мільйонів відтінків. Повноколірні зображення називаються True Color (правдивий колір). Бітовий об'єм кожного піксела розподіляється по основних кольорах обраної колірної моделі, по 8 бітів на колір. Колірні складові організуються у вигляді каналів, спільне зображення каналів визначає колір зображення. Повноколірні зображення на відміну від вище розглянутих є багатоканальними і залежать від колірної моделі (RGB, CMY, CMYK, Lab, HBS), які різняться за глибиною кольорів і способом математичного опису кольорів.

Растрове зображення в звичайному масштабі Растрове зображення в збільшеному масштабі

Інтенсивність тону (світлота). Поділяється на 256 рівнів. Більше число градацій не сприймається людським оком і є надлишковим. Менша кількість погіршує сприйняття інформації (мінімальним є 150 рівнів). Для відтворення 256 рівнів тону достатньо мати розмір комірки растра 16х16 точок.

Розмір файлу. Засобами растрової графіки створюють та обробляють зображення, що потребують високої точності у передачі кольорів та напівтонів. Розміри файлів напряму зв'язані зі збільшенням роздільності і можуть сягати десятки мегабайтів.

Масштабування растрових зображень. При збільшенні растрового зображення, можна спостерігати пікселізацію, тобто при масштабуванні збільшується розмір точок і стають помітними елементи растра. Для усунення цього, потрібно заздалегідь оцифрувати оригінал із роздільністю, достатньої для якісного відтворення при масштабуванні. Або, при масштабуванні застосовують метод інтерполяції, коли при збільшенні зображення, додається необхідне число проміжкових точок.

Прикладні програми растрової графіки призначені для створення книжкових та журнальних ілюстрацій, обробки оцифрованих фотографій, слайдів, відеокадрів, кадрів мультиплікаційних фільмів. Найпопулярнішими прикладними програмами є продукти фірм

• Adobe - PhotoShop,
• Corel - PhotoPaint,
• Macromedia - FireWorks,
• Fractal Design - Painter,
• стандартний додаток у Windows - PaintBrush.

Програми растрової графіки можуть використовувати:

• художники-ілюстратори;
• художники-мультиплікатори;
• художники-дизайнери;
• фотографи та ретушери;
• поліграфісти;
• web-дизайнери;
• люба людина - вільний художник, із масою творчих ідей та потенціалу.

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.

Недоліки растрової графіки:

• складність управління окремими фрагментами зображення. Потрібно самостійно виділяти ділянку, що є складним процесом;
• растрове зображення має певну роздільність і глибину представлення кольорів. Ці параметри можна змінювати лише у визначених межах і, як правило, із втратою якості;
• розмір файлу є пропорційним до площі зображення, роздільності і типу зображення, і, переважно, при хорошій якості є великим.

2. Векторна графіка

На відміну від растрової графіки, у векторній графіці базовим елементом є лінія, яка описується математичною формулою. Таке представлення даних компактніше, але побудова об'єктів супроводжується неперервним перерахунком параметрів кривої у координати екранного або друкованого зображення. Лінія є елементарним об'єктом, якому притаманні певні особливості: форма, товщина, колір, тощо. Любий об'єкт (прямокутник, еліпс, текст і навіть пряма лінія) сприймається як криві лінії. Виключення складають лише імпортовані растрові об'єкти.

Векторні об'єкти завжди мають шлях, що визначає їх форму. Якщо шлях є замкненим, тобто кінцева точка співпадає з початковою, об'єкт має внутрішню ділянку, яка може бути заповненою кольором або іншими об'єктами. Всі шляхи містять дві компоненти: сегменти та вузли.

Рис. Зображення лінії: а – векторний об’єкт, б – растровий об’єкт

• Шлях - являє 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.

Кожен об’єкт векторної графіки містить ці три основні елементи і дозволяє їх редагування.

Математичні основи векторної графіки. Різні об'єкти мають різні способи представлення.

• Точка. Об'єкт 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 відомій системі координат.
• Сегмент прямої. Для опису потрібно додатково вказати параметри х1 та х2, відповідно початку та кінця відрізку.
• Крива лінія ІІ порядку. До них відносяться еліпси, круги, параболи, гіперболи тощо. Пряма лінія є також випадком кривої ІІ порядку. Крива ІІ порядку не має точок перегину і описується рівнянням а0х2+а1у2+а2ху+а3х+а4у+а5=0. Для побудови відрізка кривої додатково потрібні ще два параметри початку та кінця відрізку.
• Крива лінія ІІІ порядку. Важлива наявність точки перегину, що дозволяє відобразити різноманітні об'єкти. Рівняння кривої ІІІ порядку а0х3+а1у3+а2х2у+а3ху2+а4х2+а5у2+а6ху+а7х+а8у+а9=0. Для опису відрізка потрібні ще два параметри початку та кінця відрізку. Зауважимо, що пряма та криві ІІ порядку є частковим випадком кривих ІІІ порядку.
• Криві Без'є. Спрощений вид кривих ІІІ порядку. Метод побудови кривих Без'є заснований на використанні пари дотичних, що проведені до відрізка лінії в його закінченні. На форму кривої лінії впливає кут нахилу дотичної та довжина її відрізка. Таким чином, дотичні відіграють роль віртуальних важелів, за допомогою яких керують формою кривої.

Рис. Приклади векторних зображень із різними значеннями їхніх властивостей

За допомогою кривих створюється контур об'єкта, всередині якого може бути заповнення (любий колір, штрихування або зображення). Заповнений об'єкт трактується як єдиний елемент, тобто при змінюванні форми об'єкта, заповнення заповнює всю його внутрішню ділянку.

Заповнення можна розбити на 4 категорії:

• однорідне заповнення одним кольором або штрихуванням;
• градієнтне, при якому кольори або тіні поступово змінюються (лінійна, радіальна, конічна, прямокутна тощо);
• візерункове, при якому об'єкт заповнюється повторювальними зображеннями (двоколірними або повноколірними);
• текстурне заповнення (художні зображення).

У векторних редакторів є засоби застосування ефектів до простих об'єктів (відтінювання, витискування, викривлення, прозорість тощо).

Слід відмітити наявність засобів обробки тексту, до яких можна застосувати всі прийоми редагування об'єктів, керувати розмірами тексту і повертати в любий бік.

Переваги векторної графіки: невеликі за розміром файли, оскільки зберігається не зображення, а лише його основні дані, використовуючи які, програма відновлює зображення;

• 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;
• у програмах векторної графіки є розвинуті засоби інтеграції зображення та тексту. Єдиний підхід до них обумовлює створення кінцевого продукту;

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.

В арсеналі векторних програм є безліч інструментів для виконання різноманітних задач, як у традиційних операційних середовищах, так і в Інтернеті.

Користувачами векторних редакторів можуть бути:

· технічні редактори;

· вільні художники й дизайнери-початківці;

· розробники web-сторінок;

· оператори настільних видавничих систем;

· художники по рекламі;

· справжні художники-ілюстратори;

· користувачі початківці та потенційні користувачі.

Найпопулярнішими прикладними програмами є продукти фірм:

· Corel - CorelDraw,

· Adobe - Illustrator,

· Macromedia - FreeHand,

· стандартний додаток у MS Office - Word Editor.

3. Фрактальна графіка

Фрактальна графіка, як і векторна, заснована на математичних обчисленнях. Однак, базовим елементом є математична формула, ніяких об'єктів у пам'яті комп'ютера не зберігається і зображення будується виключно по рівняннях. Фрактальна графіка міститься у пакетах для наукової візуалізації для побудови, як найпростіших структур так і складних ілюстрацій, що імітують природні процеси та тривимірні об'єкти.

Серед програмних засобів можна виділити продукти фірми Golden SoftWare:

· Surfer - створення тривимірних поверхонь;

· Grapher - створення двовимірних графіків;

· Map Viewer - побудова кольорових карт.

Surfer дозволяє обробити та візуалізувати двовимірні набори даних, що описані функцією z=f (x,y). Можна побудувати цифрову модель поверхні, застосувати допоміжні операції і візуалізувати результат.

Grapher призначений для обробки та виводу графіків, що описані функціями y=f(x). Не має обмежень по числу графіків на одному рисунку або числу кривих в одному графіку і дозволяє розмістити декілька осей з різними масштабами та одиницями виміру.

Map Viewer дозволяє вводити та корегувати карти - змінювати масштаб, перетворювати координати, обробляти й виводити у графічному вигляді числову інформацію, пов'язану з картами.

Пакет Iris Explorer (фірма Graphics) призначена для створення моделей погодних умов та океану.

Пакет Earth Watch (фірма Earth Watch) призначений для моделювання та демонстрації тривимірного зображення метеоумов над Землею, будувати топологічні поверхні по космічних знімках і прогнозувати погоду на тиждень вперед.

Модуль Chart у стандартному пакеті MS Office дозволяє легко й наочно створити графіки на основі даних, що знаходяться у таблиці. Користувач може перетворити графіки у любу з 5 основних форм графіків:

· гістограма;

· лінії;

· площі;

· в полярних координатах;

· поверхні.

Також, при зміні даних у таблиці, змінюється відповідне значення у графіку.

Переваги фрактальної графіки:

— Простота модифікації зображень;

— Можливість деталізації зображень.

Недоліки фрактальної графіки:

— Абстрактність зображень

— Необхідність використання досить складних математичних понять і формул

4. Тривимірна графіка

Тривимірна графіка призначена для імітації фотографування або відеозйомки тривимірних образів об'єктів, які можуть бути попередньо підготовані у пам'яті комп'ютера.

При використанні засобів тривимірної графіки синтез зображень виконується за алгоритмом, що містить:

1. попередня підготовка;

2. створення геометричної моделі сцени;

3. налаштування освітлення та зйомочних камер;

4. підготовка та призначення матеріалів;

5. візуалізація сцени.

Перші чотири пункти є підготовчими, а останній власне формує зображення.

Попередня підготовка. На цьому етапі складається вміст сцени. Треба передбачити всі об'єкти та їх деталі, тому бажано мати намальований ескіз.

Створення геометричної моделі сцени. Будуються тривимірні геометричні моделі об'єктів, що мають ширину, довжину та висоту. Об'єкти розташовуються у тривимірному просторі, причому їх можна вкладати у середину інших об'єктів. Набір інструментів по створенню геометричних моделей називається геометричним конструктором сцен. Після створення геометричної моделі, сцену можна розглядати з любого ракурсу.

Робота над композицією: світло та камери. Відбувається налаштування моделей джерел освітлення та розставляння зйомочних камер. Правильний підбір джерел освітлення дозволяє виконати імітацію фотографування сцени в любих умовах освітлення. Освітлення всіх об'єктів, їхні тіні та відблиски світла розраховуються програмою автоматично. Моделі зйомочних камер надають можливості розглядати тривимірну сцену та виконувати її зйомку під любим кутом зору.

Підготовка та призначення матеріалів. Виконується робота, що забезпечує візуальну правдивість сцени та наближує якість зображення до реальної фотографії. В наш час є великі можливості по створенню нових матеріалів або вибору готових матеріалів із бібліотек, що розповсюджуються на CD- дисках або Інтернеті.

Працюючи з матеріалами, можна налаштовувати їх властивості, зокрема, силу відблискування, прозорість, самовипромінювання, дзеркальність, рельєфність. У склад матеріалів можна вміщувати фотографії реальних об'єктів навколишнього світу. Окрім того, фотографії можна використовувати у якості фону сцени.

Візуалізація сцени, тобто формування сцени, яке займає досить довгий час, що залежить від складності сцени та швидкодії комп'ютера.

На етапі візуалізації програма розраховує та наносить на зображення всі тіні, бліки, взаємне відбивання об'єктів. Для підвищення достовірності зображення можна створити імітацію природних явищ (димка, туман, полум'я).

Вигаданий світ, створений таким чином, називається віртуальним, тобто потенційно можливим. На питання, чи не простіше сфотографувати реальну сцену, можна відповісти, що є випадки, коли використання тривимірної графіки є єдиним можливим засобом рішення.

Області застосування тривимірної графіки Комп'ютерне проектування:

• швидке вирішення задач проектування інтер'єрів;
• вбудовування вигаданої сцени у зображення реального світу. Тривимірна графіка звільнює від необхідності створення макета і забезпечує гнучкі можливості синтезу зображення сцени для любої погоди і під любим кутом зору;
• вбудовування зображення реального об'єкта у тривимірну сцену як складової (віртуальна галерея);

Автоматизоване проектування:

• синтез зовнішнього вигляду складних деталей, що виготовляються методами штампування токарних та фрезерних операцій, візуальний вигляд автомобілів, літаків, пароплавів.
• cтворення тривимірних образів деталей та конструкцій, хоча й є складною задачею, але простішою, ніж створення масштабних або повнорозмірних макетів.

Комп'ютерні ігри:

• найпопулярніша ділянка використання тривимірної графіки. По мірі удосконалення програмних засобів моделювання, зросту продуктивності та збільшення ресурсів пам'яті комп'ютерів віртуальні світи стають більш складними й подібними до реальності.

Комбіновані зйомки:

• тривимірну графіку застосовують там, де зробити реальні фотографії просто неможливо, або потребує великих витрат (внутрішність працюючого двигуна, науково-фантастичні сюжети, нереальні світи, відеомонтаж, реклама тощо). Практично застосовується у книжковій та журнальній графіці і є популяризацією науки, реклами, художньої творчості.

Комп'ютерна мультиплікація:

• спрощує роботу розробників у сотні та тисячі разів.

Недоліки тривимірної графіки

• підвищені вимоги до апаратної частини комп'ютера (об'єм оперативної пам'яті, наявність вільного місця на твердому диску, швидкодія комп'ютера);
• велика підготовча робота по створенню моделей всіх об'єктів сцени та призначенню їм матеріалів;
• обмежена свобода у формуванні зображення (потрібно враховувати об'єм об'єктів);
• жорсткий контроль за взаємним розташуванням відносно базису (об'єкт може втілюватись у інший об'єкт); необхідність додаткових зусиль для надання синтезованому зображенню реалістичності.
• часто результати візуалізації виглядають дуже правильно, чітко, що позбавляє сцену життєвості. У складі програм тривимірної графіки міститься набір фільтрів, що дозволяють імітувати глибину різкості зображень, зернистість віртуальної фотоплівки, змазування контуру при русі у момент зйомки.

Області використання тривимірної графіки

Тривимірна графіка настільки міцно увійшла до нашого життя, що ми стикаємося з нею, деколи навіть не помічаючи її. Роздивляючись інтер'єр кімнати на величезному рекламному щиті, янтарний блиск пива, що ллється, в рекламному ролику, спостерігаючи, як вибухає літак в гостросюжетному бойовику, багато хто не здогадується, що перед ними не реальні зйомки, а результат роботи майстра тривимірної графіки. Сфера застосування тривимірної графіки незвичайно широка: від реклами і кіноіндустрії до дизайну інтер'єру і виробництва комп'ютерних ігор.

При створенні реклами тривимірна графіка допомагає представити просувний товар в найбільш вигідному світлі, наприклад, з її допомогою можна створити ілюзію ідеально білих сорочок, кристально чистої мінеральної води, апетитно розломленого шоколадного батончика, добре пінистого миючого засобу і так далі В реальному житті рекламований об'єкт може мати які-небудь недоліки, які легко приховати, використовуючи в рекламі тривимірних «двійників». Ви напевно помічали, що після застосування миючого засобу посуд блищить набагато тьмяніше, ніж в рекламі, а волосся після використання шампуня не виглядає так красиво, як на екрані телевізора. Причина цього проста: дуже чистий посуд — всього лише прораховане комп'ютером зображення, такі тарілки в реальності не існують.

Використання комп'ютерних технологій при проектуванні і розробці дизайну інтер'єру допомагає побачити кінцевий варіант задовго до того, як обстановка буде відтворена.

Тривимірна графіка дозволяє створювати тривимірні макети різних об'єктів (крісел, диванів, стільців і т. д.), повторюючи їх геометричну форму і імітуючи матеріал, з якого вони створені. Щоб отримати повне уявлення про певний об'єкт, необхідно оглянути його з усіх боків, з різних крапок, при різному освітленні.

Тривимірна графіка дозволяє створити демонстраційний ролик, в якому буде відображена віртуальна прогулянка по поверхах майбутнього котеджу, що тільки почав будуватися.

Що ж до кіноіндустрії, то в цій галузі комп'ютерна графіка сьогодні незамінна. Важко повірити в те, що для одного з перших фільмів серії «Зоряні війни» сцену падаючого водопаду створювали за допомогою звичайної солі. Спеціально їхати, щоб знімати справжній водопад, було дуже дорого, тривимірної графіки тоді ще не було, тому творці картини вирішили «обдурити» глядача і зобразити водопад самостійно. Замість води вони сипали сіль на чорному фоні, а потім за допомогою відеомонтажа суміщали зняте відео реальних гір з «водопадом» з падаючої солі. Сьогодні для створення подібних сцен необов'язково замовляти кілограми солі. За допомогою редактора тривимірної графіки можна без зусиль змоделювати будь-який водопад, який глядач не відрізнить від сьогодення.

Основні поняття тривимірної графіки

Для створення тривимірної графіки використовуються спеціальні програми, які називаються редактори тривимірної графіки, або 3d-редактори. 3ds max 7 є одній з таких програм. Результатом роботи в будь-якому редакторові тривимірної графіки, у тому числі і в 3ds max 7, є анімаційний ролик або статичне зображення, прораховане програмою. Щоб отримати зображення тривимірного об'єкту, необхідно створити в програмі його об'ємну модель.

Модель об'єкту в 3ds max 7 відображається в чотирьох вікнах проекцій. Таке відображення тривимірної моделі використовується в багатьох редакторах тривимірної графіки і дає якнайповніше уявлення про геометрію об'єкту. Якщо ви бачили креслення деталей, то могли відмітити, що на кресленні об'єкт представлений зверху, збоку і зліва. Інтерфейс 3ds max 7 нагадує таке креслення. Проте на відміну від креслення на папері, вид об'єкту в кожному вікні проекцій можна змінювати і спостерігати: як виглядає об'єкт знизу, справа і так далі Окрім цього, можна обертати весь віртуальний простір у вікнах проекцій разом із створеними в нім об'єктами. Робота в 3ds max 7 нагадує комп'ютерну гру, в якій користувач пересувається між тривимірними об'єктами, змінює їх форму, повертає, наближає і так далі

Віртуальний простір, в якому працює користувач 3ds max 7, називається тривимірною сценою. Те, що ви бачите у вікнах проекцій — це відображення робочої сцени. Робота з тривимірною графікою дуже схожа на зйомку фільму, при цьому розробник виступає в ролі режисера. Йому доводиться розставляти декорації сцени (тобто створювати тривимірні моделі і вибирати положення для них), встановлювати освітлення, управляти рухом тривимірних тіл, вибирати точку, з якою проводитиметься зйомка фільму і так далі

Будь-які тривимірні об'єкти в програмі створюються на основі наявних простих примітивів — куба, сфери, тора і ін. Створення тривимірних об'єктів в програмі 3ds max 7 називається моделюванням. Для відображення простих і складних об'єктів 3ds max 7 використовує так звану полігональну сітку, яка складається з найдрібніших елементів — полігонів. Чим складніше геометрична форма об'єкту, тим більше в нім полігонів і тим більше часу вимагається комп'ютеру для прорахунку зображення. Якщо придивитися до полігональної сітки, то в місцях зіткнення полігонів можна відмітити гострі ребра. Тому ніж більше полігонів міститься в оболонці об'єкту, тим більше згладженій виглядає геометрія тіла. Сітку будь-якого об'єкту можна редагувати, переміщаючи, видаляючи і додаючи її грані, ребра і вершини. Такий спосіб створення тривимірних об'єктів називається моделюванням на рівні підоб'єктів.

У реальному житті всі предмети, що оточують нас, мають характерний малюнок поверхні і фактуру — шорсткість, прозорість, дзеркальність і ін. У вікнах проекцій 3ds max 7 видно лише оболонки об'єктів без урахування всіх цих властивостей. Тому зображення у вікні проекції далеко від реалістичного. Для кожного об'єкту в програмі можна створити свій матеріал — набір параметрів, які характеризують деякі фізичні властивості об'єкту.

Щоб отримати прораховане зображення в 3ds max 7, тривимірну сцену необхідно візуалізувати. При цьому будуть врахована освітленість і фізичні властивості об'єктів.

Створена у вікні проекції тривимірна сцена візуалізується або безпосередньо з вікна проекції, або через об'єктив віртуальної камери. Віртуальна камера є допоміжним об'єктом, що позначає в сцені крапку, з якої можна провести візуалізацію проекту. Для чого потрібна віртуальна камера? Візуалізуючи зображення через об'єктив віртуальної камери, можна змінювати положення точки зйомки. Подібного ефекту неможливо добитися, візуалізуючи сцену з вікна проекції. Окрім цього, віртуальна камера дозволяє використовувати в сценах специфічні ефекти, схожі на тих, які можна отримати за допомогою справжньої камери (наприклад, ефект глибини різкості).

Якість отриманого в результаті візуалізації зображення багато в чому залежить від освітлення сцени. Коли відбуваються зйомки справжнього фільму, прагнуть підібрати найбільш вдале положення освітлювальних приладів так, щоб головний об'єкт був рівномірно освітлений з усіх боків, і при цьому освітлення знімального майданчика виглядало природно.

Програма 3ds max 7 дозволяє встановлювати освітлення тривимірної сцени, використовуючи віртуальні джерела світла — направлені і всенаправлені. Джерела світла є такими ж допоміжними об'єктами, як віртуальні камери.

Їх можна анімувати, змінювати їх положення в просторі, управляти кольором і яскравістю світла. Ще одна важлива деталь, завдяки якій джерела світла додають сцені велику реалістичність, — відкидані об'єктами тіні.

Працювати з джерелами світла буває деколи дуже складно, оскільки не завжди вдається правильно освітити тривимірну сцену. Наприклад, дуже яскраві джерела світла створюють сильні і неправдоподібні відблиски на тривимірних об'єктах, а велика кількість тіней, направлених в різні боки, виглядають неприродно.

Найбільш поширені редактори векторної та растрової графіки. Формати графічних і анімаційних файлів

План лекції

1. Класифікація графічних редакторів

1.1. редактори для створення й ретушування растрової графіки;

1.2. векторні графічні редактори;

1.3. пакети верстання (настільні видавницькі системи);

1.4. пакети 2D-анімації;

1.5. програми для створення Web-сторінок;

1.6. 3D редактори;

1.7. пакети інженерного моделювання і проектування;

1.8. інші програми для роботи з графікою;

2. Формати графічних і анімаційних файлів

1. Класифікація графічних редакторів

Графічний редактор - комп'ютерна програма, що дозволяє її користувачеві створювати і редагувати зображення на екрані комп'ютера і зберігати їх в багатьох популярних форматах, наприклад JPEG, PNG, GIF, TIFF...

Деякі графічні редактори спеціалізуються на редагуванні фотореалістичних зображень, тоді як інші більш "заточені" на створення і редагування малюнків.

Деякі з найбільш поширених інструментів графічних редакторів:

1. Виділення регіону зображення для редагування.

2. Малювання ліній за допомогою пензликів різних квітів, розмірів, форми і з різним натиском.

3. Заповнення потрібних регіонів кольором, градієнтом кольору або текстурою.

4. Вибір кольору використовуючи різні моделі кольору (наприклад RGB, HSV) або за допомогою піпетки.

5. Робити написи різними шрифтами.

6. Видаляти подряпини, бруд, зморшки, ефект червоних очей і інші недоліки зображень.

7. Складати зображення використовуючи шари.

8. Конвертувати зображення в різні формати файлів.

9. Застосовувати фільтри для досягнення різних ефектів.

В залежності від типу графіки, з якою необхідно працювати, програмні засоби, які дозволяють у кінцевому підрахунку створювати ті або інші види комп’ютерної графіки, також можна поділити на відповідні види. Серед величезного різноманіття таких програмних засобів існують як спеціалізовані, призначені для створення якого-небудь конкретного типу графіки, так і багатофункціональні, які дозволять створювати декілька різноманітних типів комп’ютерної графіки, або з’єднувати різні графічні об’єкти разом. Крім того, графічні пакети розрізняються по платформі, для якої вони створені. Наприклад, більшість поліграфічних пакетів в першу чергу розробляються під платформу МАС, яка спеціально призначена для цієї мети; професійні потужні 3D редактори і програми моделювання частіше перевизначені для роботи під Windows NT; спеціалізовані пакети для обробки професійного відео розраховані на роботу як правило тільки зі спеціальним обладнанням типу студій АВМ (аудіо-відео монтажу), і цей перелік можна довго продовжувати.

Слід відзначити, що незважаючи на таку традиційну спеціалізацію, в останній час отримали розвиток так звані «крос-платформенні» системи. Суть їх перебуває в тому, що об’єкти (в основному виді файлів) можна переносити з однієї платформи на іншу. Особливо корисним це є для справ з поліграфією. З розвитком комп’ютерів МАС і РС різниця між ними зведені майже до нуля.

Розглянемо основні види графічних пакетів і редакторів РС платформи, як найбільш поширених і загальновідомих:

1. редактори для створення й ретушування растрової графіки;

2. векторні графічні редактори;

3. пакети верстання (настільні видавницькі системи);

4. пакети 2D-анімації;

5. програми для створення Web-сторінок;

6. 3D редактори;

7. пакети інженерного моделювання і проектування;

8. інші програми для роботи з графікою:

· спеціальні 3D-додатки;

· програми для створення об’ємних шрифтів;

· системи для монтажу і роботи з відео;

· програми для наукової візуалізації.

Редактори для створення й ретушування растрової графіки

Почати огляд означеного типу редакторів, мабуть, слід з PaintBrush, який входить у стандартну поставку Windows. Багато хто починав знайомитися з азами комп’ютерної графіки саме з цієї програми, яка є дуже простою і доступна в освоєнні без особливих навиків. Цей редактор дозволяє створювати найпростіші геометричні фігури, креслити лінії різноманітної ширини, набирати текст. При цьому всі створені об’єкти можна редагувати: міняти розміри, повертати, копіювати з одного місця і вставляти в інше, міняти колір. Робота у цьому редакторі дає непогану підготовку для освоєння більш складних професійних пакетів.

Безсумнівним лідером серед таких пакетів звісно є Adobe Photoshop

Спостерігаючи, як з моменту свого народження пакет Adobe Photoshop сьогодні зріс у потужний редактор зображень, можна вразитись з того, що при цьому розробникам вдається зберігати простоту і легкість освоєння програми. У той час, як освоїти інші «пікселедробителі» від версії до версії стає все важче, навіть випадковий користувач може без практики запустити пакет Photoshop і виконати у ньому прості операції. Крім того, розробники у кожній новій версії програми вдало втілюють довгий список побажань користувачів.

Список оновлень у Photoshop відкриває нова палітра History (Історія). Ця функція настільки зручна, що на неї обов’язково слід звернути увагу. У палітрі відображається список усіх виконаних операцій над зображенням (максимальну кількість можна задавати), а щиглик по будь-якій з них вертає зображення у той стан, у якому воно знаходилося відразу після виконання даної операції. У ході роботи можна зберігати під будь-якими іменами «миттєві знімки» (snapshot) документа, що полегшує порівняння попередніх і поточних версій. Однак слід пам’ятати, що «знімки» зберігаються тільки тимчасово, і при закритті зображення вони будуть втрачені, якщо тільки їх не зберегти постійно як нові файли.

Крім того, треба мати на увазі, що великі зображення з довгою історією швидко заповнюють все виділене на тимчасових дисках місце. Палітра History змінить засоби роботи з зображеннями, надаючи значно більшу, ніж будь-коли, свободу для експериментування.

Особливо слід відзначити цілком нові можливості при роботі з текстом. Тепер під час введення тексту у вікно діалогу Type (Текст) зображення оновлюється негайно, при цьому текст відображається за вибраним кольором, обрисом та кеглем. Текст можна редагувати навіть після його масштабування, обертання або нахилу. Окрім цього можна, не закриваючи вікна діалогу, змінити розташування тексту в зображенні.

Векторні графічні редактори.

Почати огляд цієї групи програм слід, мабуть, зCorelDraw, як одного з найбільш визнаних і популярних пакетів для створення векторної графіки