Существует отдельная область информатики, которая изучает методы и средства создания и обработки различных изображений посредством программно-аппаратных вычислительных комплексов, и называется она «компьютерная графика». Данная область включает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия субъектом либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе [1].
Около 90–95 % информации здоровый человек получает непосредственно через зрение или ассоциирует с геометрическими пространственными образами. Компьютерная графика несёт в себе огромный потенциал, облегчая процесс познания и творчества, она способствует развитию у обучающихся пространственного воображения, практического мышления.
Компьютерная графика подразделяется на растровую, векторную и фрактальную в зависимости от метода формирования изображений [3]. Например, сканер при считывании производит разбивку изображений на большое количество мельчайших элементов (пикселей) и образовывает из них растровую картинку. Цвет каждого пикселя откладывается в памяти компьютера посредством определенного набора битов. Бит является минимальной единицей памяти компьютера, которая хранит либо значение 0, либо 1. Пиксель является наименьшим адресуемым элементом растрового изображения. Если картинка имеет разрешение 800x600, то данные числа диктуют количество пикселей по горизонтали (800) и вертикали (600). От количества пикселей в изображении зависит его разрешение на экране и на печати. Число цветов, в которые можно раскрасить отдельный пиксель, образуется двумя в степени, равной числу битов, хранящих цветовую информацию о пикселе. В контрастной черно-белой картинке каждый пиксель определяется одним битом. Восьмибитное изображение определяет 256 цветов, а 24 бита обеспечивают наличие в изображении около16 миллионов цветов. Это дает возможность выполнять работу с изображениями профессионального качества.
Растровое изображение — это мозаика, включающая мелкие элементы — пиксели. Растровый рисунок похож на лист бумаги в клетку, на котором каждая клеточка закрашена своим цветом, и посредством такой раскраски формируется изображение.
Пиксель является основным элементом, кирпичиком всех растровых изображений. Термин пиксел означает несколько различных понятий. Точка на экране компьютера, точка на изображении, напечатанном на принтере, элемент растрового изображения.
Растр или растровый массив представляет изображение в виде двумерного массива точек, упорядоченных в ряды и столбцы. Для каждой точки растра определяется цвет и яркость. Поэтому растр представляет совокупность битов, расположенных на сетчатом поле.
Все точки растрового изображения откладываются в специальном файле посредством набора чисел-цветов и воспроизводятся на экране практически без изменений. Таким образом растр, полученный на мощной технике с высоким значением разрешения и множеством цветов, будет вероятно искажен при воспроизведении на более слабой технике [2].
Достоинствами растровой графики являются: если размеры пикселей достаточно малы, то растровое изображение выглядит не хуже фотографии, то есть растровая графика эффективно представляет изображения фотографического качества; компьютер легко управляет устройствами вывода, которые используют точки для представления отдельных пикселей, то есть растровые рисунки могут быть легко распечатаны на принтерах.
К недостаткам растровой графики можно отнести следующее: для хранения растровых изображений требуется большой объем памяти; растровые изображения имеют ограниченные возможности при масштабировании, вращении и других преобразованиях.
В векторной графике базовым элементом изображения выступает линия и все изображения состоят из простых объектов — дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, прямых линий, областей однотонного или изменяющегося цвета (заполнителей). Из простых векторных объектов создаются различные рисунки.
Векторное изображение в отличие от матричного существует в виде набора математических формул (графических примитивов), которые описывают отдельные элементы картинки — линии, дуги, окружности. Эти элементы дискретны и не имеют связи между собой, поэтому размеры их легко изменить, оставляя качество картинки на том же уровне. Для воспроизведения векторного изображения задаются параметры картинки на экране, то есть разрешающая способность и размеры, после этого координаты каждой точки картинки рассчитываются по формулам, записанным в векторном графическом файле.
К достоинствам векторной графики относится следующее: векторные изображения занимают относительно небольшой объем памяти; векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.
Недостатками векторной графики являются: векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества; векторные изображения иногда не печатаются, или выглядят некачественно.
Таким образом, графические программы являются инструментами компьютерного художника, с помощью которых он создает и преобразовывает изображения. В настоящее время существует огромное количество различных графических программ. Поэтому важно знать, какая программа лучше всего подойдёт для решения конкретной задачи. Фрактальная графика, как и векторная, базируется на математических вычислениях. Основным элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение получается исключительно по уравнениям. Таким методом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, повторяющие природные ландшафты и трёхмерные объекты.
Литература:
- Информатика. Базовый курс. 7–9 классы / И. Г. Семакин, Л. А. Залогова, С. В. Русаков, Л. В. Шестакова. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.
- Основы информатики и вычислительной техники. А. Г. Гейн и др. М.: Просвещение, 2003.
- Рейнбоу В. Компьютерная графика. Энциклопедия; перев. с англ. — СПб.: Питер, 2003.
