Конспект книги

Области использования компьютерной графики

Компьютерная графика используется в кино, компьютерных программах, полиграфии, САПР, художественном творчестве.

Полиграфия — отрасль промышленности, которая выпускает печатную продукцию: книги, газеты, журналы, плакаты, географические карты, упаковки для товаров…

САПР — системы автоматического проектирования различных инженерных конструкций.

Графическое оборудование компьютера

Монитор

Современные мониторы можно разделить на три класса:

• Электронно-лучевые
• Жидкокристаллические
• Газоплазменные

Принципы работы мониторов показаны на рисунках.

Видеокарта управляет работой монитора. От её качества зависит скорость обработки видеоинформации, чёткость изображения, число цветов на экране и разрешение, в котором будет работать монитор.

Разрешение  — это число пикселов на экране монитора. Разрешение обычно указывают в виде двух величин через знак умножения. Первая величина задает число столбцов пиксельной матрицы, вторая — число строк. Пример: 1024x768.

Размер монитора указывают как длину диагонали экрана в дюймах. 1" = 2.54 см.

Принтер

Наиболее популярные типы принтеров:

• матричные
• струйные
• лазерные

Принципы работы принтеров показаны на рисунках.

Сканер

Сканеры можно разделить на два класса:

• ручные
• планшетные

Принцип работы сканера показан на рисунке.

Растровый редактор

В основе работы с изображениями в растровом графическом редакторе лежит операция выделения фрагмента.

Рамка прямоугольного выделения строится так:

1. Устанавливаем курсор в один из углов будущей рамки и нажимаем левую кнопку мыши.
2. Не отпуская кнопки, протягиваем курсор в противоположный угол.
3. Фиксируем выделение, отпуская мышиную кнопку.

Растровый редактор хранит изображение как набор отдельных точек. Преобразования могут привести к искажениям.

Векторный редактор хранит изображение в виде свойств графических объектов. Например, для круга сохраняются координаты центра, радиус и цвет заливки. Преобразования не приводят к искажениям.

Работа с цветом

Алгоритм подбора цвета

RGB-кодирование цвета

RGB (от Red — красный, Green — зелёный, Blue — синий) — система кодирования цвета при помощи задания интенсивности трёх его компонент.

Пример кодирования восьмицветной палитры:

Вычисление цветности монитора

C = k³

Здесь k — число вариантов интенсивности RGB-компоненты.

Вычисление размера видеопамяти

Пусть монитор работает в разрешении wxh и каждая RGB-компонента может быть в одном из k состояний. Определить V — размер необходимой видеопамяти.

1. Определим число бит для кодирования одной компоненты. Для этого запишем число k-1 двоичным кодом и подсчитаем число получившихся двоичных разрядов b.
   
   
2. Определим число бит, необходимых для кодирования одного пиксела:
   
   p = 3·b (кодирование 3-х компонент)
   
   
3. Определим размер видеопамяти:
   
   V = p·w·h

Классификация шрифтов

Серифные шрифты — это шрифты с засечками (серифами).

Рубленые шрифты — это шрифты с ровными краями букв (без засечек).

Моноширинные шрифты — это шрифты с одинаковой шириной символов. В пропорциональных шрифтах ширина символов разная. На иллюстрации последняя запись выполнена моноширинным шрифтом:

Декоративные шрифты: стилизация под рукопись, старину, другие эффекты.

Символьные шрифты: вместо клавиатурных знаков — картинки.

Размер шрифта

Под размером шрифта понимают расстояние от нижней части буквы p до верхней части буквы P:

Размер шрифта измеряется в пунктах. Один пункт равен 0.375 мм.

При печати книг, как правило, для основного текста выбирается размер в 10 или 12 пунктов. Для заголовков — более крупные размеры, а для примечаний более мелкие (обычно 8 пунктов).

Стиль начертания символов шрифта

Растровые графические форматы

Размер BMP-кода картинки (без заголовка), созданной в цветовом режиме 24 бита на пиксел:

Размер GIF-кода картинки (без заголовка, палитры и сжатия):

Размер GIF-палитры:

Как работает фотокамера

Как работает чёрно-белая фотоплёнка

Зерно пленки — это её оптическое разрешение. При достаточно большом увеличении кристаллы на фотографии хороши видны.

Как работает цветная фотоплёнка

Цветная плёнка (и цветная фотобумага) работают по тому же принципу, что и RGB-мониторы: цвет получается суммированием трёх компонент (красной, синей, зелёной).

Как работает цифровая фотокамера

Разрешение сканера

Количество светочувствительных элементов на линейке сканера является его горизонтальным разрешением. Линейка перемещается вдоль изображения по шагам, от одной позиции к другой. Число позиций линейки при сканировании является вертикальным разрешением сканера.

Разрешение сканера указывается в виде плотности расположения светочувствительных точек на один дюйм (1 дюйм = 2.54 см). Эту единицу обозначают как dpi (dots per inch — точек на дюйм).

Если в документации разрешение указано как 300x600 dpi, то это означает, что на каждом дюйме линейки расположено 300 светочувствительных элементов (горизонтальное разрешение), а число позиций линейки на каждом дюйме — 600 (вертикальное разрешение).

Монитор

Разрешение на экране монитора приблизительно равно 96 dpi (соответствует ЭЛТ 15" с пикселным разрешением 1024x768).

Принтер

Для изменения размера отпечатка на принтере нужно изменить разрешение изображения.

Для этого в редакторе Photoshop открываем окно Размер изображения и снимаем пометку на флажке Ресэмплировать изображение.

Теперь можно менять разрешение (размер печатной копии меняется автоматически) или менять размер печатной копии (разрешение меняется автоматически).

Векторный редактор

Векторный редактор хранит рисунок в виде свойств объектов, составляющих изображение.

Преимущества векторной графики.

1. Преобразования без искажений.
2. Маленький графический файл.
3. Рисовать быстро и просто.
4. Независимое редактирование частей рисунка.
5. Высокая точность прорисовки (до 1 000 000 точек на дюйм).
6. Редактор быстро выполняет операции.

Недостаток: ограниченность в живописных средствах.

Основной инструмент векторного редактора

Инструмент Селектор предназначен для работы с объектами: выделение, группировка, объединение, перенос, копирование, удаление, масштабирование, вращение, наклоны, отражения, выравнивание, перемещение ближе/дальше, выбор цвета, толщины контура.

Маркеры выделения служат для масштабирования объекта.

Если по выделенному объекту щёлкнуть мышкой еще раз, маркеры выделения меняют форму: из прямоугольничков превращаются в стрелочки. Стрелочки можно использовать для выполнения вращений и наклонов.

Множества

Множество — это собрание элементов.

Объединение множеств

Пересечение множеств

Разность множеств

Высказывания

Высказывание — это повествовательное предложение, смысл которого может быть истинным или ложным.

Операция или

C = A или B

Таблица истинности:

Операция и

C = A и B

Операция не

C = не A

Таблица истинности:

Кривая

Алгоритм рисования

1. Щёлкаем левой кнопкой в начальной точке.
2. Щёлкаем левой кнопкой в конечной точке.
3. При помощи управляющих точек задаём нужную кривизну.

Кривая, построенная таким образом, называется кривой Безье.

Построение многозвенной кривой:

Редактирование кривой

Вспомогательные элементы для редактирования кривой:

Выделенный узел можно перемещать, потягивая за него мышью.

Кривизну можно менять при помощи управляющих точек.

Можно удалять старые узлы (клавиша Del на выделенном узле) и добавлять новые (щелчок в нужном месте линии).

Можно менять свойство выделенного узла на панели свойств инструмента:

При гладком сшивании в выделенном узле одна общая касательная, при остром сшивании с каждой стороны — своя:

Алиасинг и антиалиасинг

Изображение на экране отображается на пикселную сетку, поэтому линии, не являющиеся горизонталями и вертикалями, получаются ступенчатыми. Это явление называется алиасингом.

Если по ступенчатой границе пустить пикселы имеющие переходный (средний) цвет между цветом объекта и цветом фона, то ступеньки сглаживаются и визуально становятся незаметными. Этот приём называется антиалиасингом.