Шпаргалка по "Программированию"

3. Векторная, растровая, фрактальная и программная графика, их сходство и различие.

    Растровый формат характеризуется тем, что  все изображение по вертикали  и горизонтали разбивается на достаточно мелкие прямоугольники -- так называемые элементы изображения, или пикселы (от английского pixel -- picture element). В файле хранится информация о цвете каждого пиксела данного изображения. Весь массив элементарных единиц изображения называют растром (лат. rastrum – грабли). Степень четкости изображения зависит от количества строк на весь экран и количества точек в строке, которые представляют разрешающую способность экрана или просто разрешение. Чем больше строк и точек, тем четче и лучше изображение. Достаточно хорошим считается разрешение 640x480, то есть 640 точек на строку и 480 строчек на экран.

    При векторном формате рисунок представляется в виде комбинации простых геометрических фигур (графических примитивов) – точек, отрезков прямых и кривых, окружностей, прямоугольников и т. п. При этом для полного описания рисунка необходимо знать вид и базовые координаты каждой фигуры, например, координаты двух концов отрезка, координаты центра и диаметр окружности и т. д.

    Этот  способ кодирования идеально подходит для рисунков, которые легко представить  в виде комбинации простейших фигур, например, для технических чертежей.

1. Представление в памяти

    Кодирование растрового изображения

    При записи изображения в память компьютера кроме цвета отдельных точек  необходимо фиксировать много дополнительной информации – размеры рисунка, яркость точек и т. д. Конкретный способ кодирования всей требуемой при записи изображения информации образует графический формат. Форматы кодирования графической информации, основанные на передаче цвета каждого отдельного пикселя, из которого состоит изображение, относят к группе растровых или BitMap форматов (bit map – битовая карта).

    Растровое изображение представляет собой  совокупность точек (пикселей) разных цветов.

    Форматы растрового изображения

    Наиболее  известными растровыми форматами являются BMP, GIF и JPEG форматы. По требованиям к памяти формат JPEG занимает промежуточное положение между форматами BMP и GIF.

    Кодирование векторного изображения

    Растровая графика обладает существенным недостатком  – изображение, закодированное в одном из растровых форматов, очень плохо “переносит” увеличение или уменьшение его размеров – масштабирование. Для решения задач, в которых приходится часто выполнять эту операцию, были разработаны методы так называемой векторной графики.

    Форматы растровой графики

    WMF – векторный формат Windows. Понимается практически всеми программами Windows, так или иначе связанными с векторной графикой. Однако, несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоваться форматом WMF стоит только в крайних случаях, поскольку он не может сохранять некоторые параметры, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах, способен исказить цветовую схему изображения.

    DWG – векторный формат, используемый  пакетом AutoCAD, для разработки чертежей.

    VRML – векторный формат, используемый  для создания 3D-моделей объектов. Активно используется в сети Интернет.

Векторная компьютерная графика.

В основе векторной компьютерной графики  лежит расчёт координат экранных точек, входящих в состав линии контура  изображения, поэтому этот вид компьютерной графики называют вычисляемым. В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур (в основном этот процесс затрагивает расчёты, связанные с представлением линии). Векторная графика использует для построения изображений координатный способ. Основным базовым понятием в векторной компьютерной графике является - линия.

Также, как и линия, основным базовым  понятием для векторной графики  является объект.

Объектом  называется любой графический элемент  внутри векторного изображения, состоящий из отрезка прямой или кривой линии или замкнутого контура. При редактировании элементов векторной графики изменяются параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Можно переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления.

Векторное представление именно и заключается  в описании элементов изображения  математическими кривыми с указанием  их цветов. Еще один пример: красный  эллипс на белом фоне будет описан всего двумя математическими формулами - прямоугольника и эллипса соответствующих цветов, размеров и местоположения.

Как следствие, еще одно преимущество - качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. Еще один плюс - векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

Файлы векторных изображений имеют гораздо меньший размер, чем растровых, так как в памяти компьютера каждый из объектов этой графики сохраняется в виде математических уравнений, в то время как параметры каждой точки (координаты, интенсивность, цвет) описываются в файле растровой графики индивидуально, отсюда – такие огромные размеры файлов. Наиболее популярными графическими программами, предназначенными для обработки векторных изображении, являются Adobe Illustrator и Corel DRAW.

Типичным  примером такой системы является пакет программ AutoCAD. К средствам работы с векторной графикой, которые могут быть использованы для поддержки графических дисциплин, относят такие графические редакторы как Corel Draw, Macromedia Freehand, Adobe illustrator, AutoCAD, ArhiCAD..

Фрактальная графика является на сегодняшний день одним из самых быстро развивающихся перспективных видов компьютерной графики.

Математической  основой фрактальной графики  является фрактальная геометрия. Здесь  в основу метода построения изображений  положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников.

Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому. Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. Объект называют самоподобным, когда увеличенные части объекта походят на сам объект и друг на друга. Перефразируя это определение, можно сказать, что в простейшем случае небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.