Термин «компьютерная графика» прочно вошел в нашу повседневную жизнь. Однако, можно встретить различные определения данного понятия.

Компьютерная графика - это:

– область деятельности, в которой компьютеры наряду со специальным программным обеспечением используются в качестве инструмента, как для создания (синтеза) и редактирования изображений, так и для оцифровки визуальной информации, полученной из реального мира, с целью дальнейшей её обработки и хранения.

– это наука, изучающая способы формирования и обработки изображений с помощью компьютера.

– это визуализация информации на экране дисплея (монитора)

– это способ изображения объектов в цифровом формате компьютера.

– раздел информатики, предметом которого является создание и обработка на компьютере графических изображений (рисунков, чертежей, фотографий и пр.)

Из истории компьютерной графики

Результатами расчётов на первых компьютерах являлись длинные колонки чисел, напечатанных на бумаге. Для того чтобы осознать полученные результаты, человек брал бумагу, карандаши, линейки и другие чертёжные инструменты и чертил графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Иначе говоря, человек вручную производил графическую обработку результатов вычислений. В графическом виде такие результаты становятся более наглядными и понятными. Таково уж свойство человеческой психики: наглядность – важнейшее условие для понимания и запоминания.

Затем появились специальные устройства графического вывода на бумагу – графопостроители (другое название – плоттеры).

С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображения: графики, диаграммы, технические чертежи и прочее. Для управления работой графопостроителей стали создавать специальное программное обеспечение.

Настоящая революция произошла с появлением графических дисплеев. На экране графического дисплея стало возможным получать рисунки, чертежи в таком виде, как на бумаге с помощью карандашей, красок, чертёжных инструментов.

Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Существуют принтеры чёрно-белой печати и цветной печати, дающие качество рисунков на уровне фотографий.

Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для каждого направления создаётся специальное программное обеспечение, которое называют графическими программами или графическими пакетами.

Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы – графические редакторы.

Графические программы – программное обеспечение, позволяющее создавать, редактировать или просматривать графические файлы.

Графический редактор – программа (или пакет программ), позволяющая создавать и редактировать двумерные изображения с помощью компьютера.

Компьютерную графику можно разделить на четыре категории:

• растровая графика;

• векторная графика;

• фрактальная графика;

• трёхмерная графика.

Растровое изображение – это файл данных или структура, представляющая прямоугольную сетку пикселей.

Пиксель – наименьшая единица двухмерного цифрового изображения в растровой графике.

Суть растрового подхода в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек разного цвета.

Растровые графические изображения формируются в процессе сканирования существующих на бумаге или фотопленке рисунков и фотографий, а также при использовании цифровых фото– и видеокамер.

Можно создать растровое графическое изображение непосредственно на компьютере с использованием графического редактора.

Растровое изображение создается с использованием точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Совокупность точечных строк образует графическую сетку или растр.

Каждый пиксель может принимать любой цвет из палитры, содержащей десятки тысяч или даже десятки миллионов цветов, поэтому растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи цветов и полутонов.

Разрешение — величина, определяющая количество точек (пикселей) на единицу площади.

Разрешение изображения измеряется в точках на дюйм (dpi).

Достоинства:

1. Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому (в теории, конечно, возможно, но файл размером 1 МБ в формате BMP будет иметь размер 200 МБ в векторном формате).

2. Распространённость: растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов.

3. Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.

Недостатки:

1. Большой размер файлов с простыми изображениями.

2. Невозможность идеального масштабирования.

Из-за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику.

Растровый графический редактор

Растровый графический редактор – специализированная программа, предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художников-иллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в Интернете.

Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах.

В противоположность векторным редакторам, растровые используют для представления изображений матрицу точек (bitmap). Однако, большинство современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования в качестве вспомогательных.

Наиболее известные растровые редакторы:

• GIMP 2.2.8;

• Adobe Photoshop – самый популярный коммерческий собственнический редактор;

• Adobe Fireworks;

• Corel Photo-Paint;

• Corel Paint Shop Pro;

• Corel Painter;

• GIMP – самый популярный свободный бесплатный редактор;

• Microsoft Paint;

• Microsoft Photo Editor;

• Krita.

Менее известные растровые редакторы:

• KolourPaint;

• Tux Paint – ориентирован на детей от 3-х лет;

• Paint.NET;

• PhotoFiltre.

Растровые форматы

Сжатие без потерь:

GIF (Graphics Interchange Format) – формат для обмена изображениями, хранения графических изображений. Формат GIF способен хранить сжатые без потерь изображения в формате до 256 цветов с палитрой, и предназначен, в основном, для чертежей, графиков и т. д.

Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GIF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет хорошо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы). GIF широко используется на страницах Всемирной Паутины.

Область применения

Изображение в формате GIF хранится построчно, поддерживается только формат с индексированной палитрой цветов. Стандарт разрабатывался для поддержи 256-цветовой палитры. Недокументированной, но поддерживаемой возможностью является сохранение большего количества цветов с помощью анимированного GIF с нулевой задержкой между кадрами. При этом каждый кадр содержит свою палитру. Один из цветов в палитре может быть объявлен «прозрачным». В этом случае в программах, которые поддерживают прозрачность GIF (например, большинство современных браузеров) сквозь пиксели, окрашенные «прозрачным» цветом будет виден фон. «Полупрозрачность» пикселей (технология альфа-канала) не поддерживается.

Сжатие

GIF использует формат сжатия LZW. Таким образом, хорошо сжимаются изображения, строки которых имеют повторяющиеся участки. Например, изображения, в которых много пикселей одного цвета по горизонтали. Алгоритм сжатия LZW относится к форматам сжатия без потерь. Это означает, что восстановленные из GIF данные будут в точности соответствовать упакованным. Следует отметить, что это верно только для 8-битных изображений с палитрой, для цветной фотографии потери будут обусловлены переводом её к 256 цветам. Кроме того, в программе Adobe Photoshop появилась дополнительная возможность сохранять в GIF формат с потерями, которые проявляются как стохастический шум на картинке, сокращая при этом объем файла. Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) разработан в 1978 году израильтянами Лемпелом и Зивом и доработан позднее в США. Сжимает данные путем поиска одинаковых последовательностей (они называются фразы) во всем файле. Выявленные последовательности сохраняются в таблице, им присваиваются более короткие маркеры (ключи). Так, если в изображении имеются наборы из розового, оранжевого и зеленого пикселей, повторяющиеся 50 раз, LZW выявляет это, присваивает данному набору отдельное число (например, 7) и затем сохраняет эти данные 50 раз в виде числа 7. Метод LZW, так же, как и RLE, лучше действует на участках однородных, свободных от шума цветов, он действует гораздо лучше, чем RLE, при сжатии произвольных графических данных, но процесс кодирования и распаковки происходит медленнее.

Чересстрочный GIF

Формат GIF допускает чересстрочное хранение данных. При этом строки разбиваются на группы, и меняется порядок хранения строк в файле. При загрузке изображение проявляется постепенно, в несколько проходов. Благодаря этому, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением.

В чересстрочном GIF'е сначала записываются строки 1, 5, 10 и т. д. Таким образом, загрузив 1/4 данных, пользователь будет иметь представление о целом изображении. Вторым проходом следуют строки 3, 7, 12, разрешение изображения в браузере ещё вдвое увеличивается. Наконец, третий проход передаёт все недостающие строки (2, 4, 6…). Таким образом, задолго до окончания загрузки файла пользователь может понять, что внутри и решить, стоит ли ждать полной загрузки изображения. Чересстрочная запись незначительно увеличивает размер файла, но это, как правило, оправдывается приобретаемым свойством.

Анимированные изображения

Формат GIF поддерживает анимационные изображения. Фрагменты представляют собой последовательности нескольких статичных кадров, а также информацию о том, сколько времени каждый кадр будет показан на экране. Анимация может быть закольцована, тогда после последнего кадра будет вновь показан первый и так далее.

История

Существует две спецификации формата GIF – GIF 87a и GIF 89a.

Первая спецификация была создана в 1987 году компанией CompuServe для замены устаревшего формата RLE. GIF стал популярен в ходе развития Интернета, так как позволял использовать более компактные (по размеру файла) по сравнению с другими форматами картинки на веб-страницах. Хотя к настоящему времени формат во многом устарел, и для его замены создан формат PNG, он по прежнему широко используется.

PNG (Portable Network Graphics) – растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь. PNG был создан как для улучшения, так и для замены формата GIF графическим форматом, не требующим лицензии для использования.

История формата

Днём рождения PNG можно считать 4 января 1995 года, когда Т. Боутелл предложил в ряде конференций Usenet создать свободный формат, который был бы не хуже GIF. И уже через три недели после публикации идеи были разработаны четыре версии нового формата. Вначале он имел название PBF (Portable Bitmap Format), а нынешнее имя получил 23 января 1995 г. Уже в декабре того же года спецификация PNG версии 0.92 была рассмотрена консорциумом W3C, а с выходом 1 октября 1996 г. версии 1.0 PNG был рекомендован в качестве полноправного сетевого формата.

Область применения

Формат PNG хранит графическую информацию в сжатом виде. Причём это сжатие производится без потерь. Формат PNG спроектирован для замены устаревшего и более простого формата GIF, а также, в некоторой степени, для замены значительно более сложного формата TIFF. Формат PNG позиционируется, прежде всего, для использования в сети Интернет и редактирования графики.

Он имеет следующие основные преимущества перед GIF:

1. Практически неограниченное количество цветов в изображении (GIF использует в лучшем случае 8-битный цвет).

2. Опциональная поддержка альфа-канала.

3. Возможность гамма-коррекции.

4. Двумерная чересстрочная развёртка.

Патент на формат GIF принадлежит фирме CompuServe что ограничивает возможности его использования в свободном программном обеспечении. К тому же в основе сжатия, применяемого к графическим файлам при сохранении их в формате GIF, лежит алгоритм сжатия LZW, патент на который принадлежал компании Unisys (до истечения его срока действия в 2003). PNG же использует открытый, не запатентованный алгоритм сжатия DEFLATE, бесплатные реализации которого доступны в Интернете. Этот же алгоритм используют многие программы компрессии данных, в том числе PKZIP и gzip (GNU zip). Формат PNG обладает более высокой степенью сжатия для файлов с большим количеством цветов, чем GIF, но разница составляет около 5-25 %, что недостаточно для абсолютного преобладания формата, так как небольшие 2-16 цветные файлы формат GIF сжимает с не меньшей эффективностью.

PNG является хорошим форматом для редактирования изображений, даже для хранения промежуточных стадий редактирования, так как восстановление и пересохранение изображения проходят без потерь в качестве. Также, в отличие, например, от TIFF, спецификация PNG не позволяет авторам реализаций выбирать, какие возможности они собираются реализовать. Поэтому любое сохранённое изображение PNG может быть прочитано в любом другом приложении, поддерживающем PNG.

Различные реализации алгоритма Deflate дают разную степень сжатия, поэтому были созданы программы для пережатия изображений с несколькими вариантами настроек в целях получения наилучшего сжатия – например, advpng из комплекта AdvanceCOMP (использует 7-Zip).

Мультипликация

Существует одна особенность GIF, которая в PNG не реализована – поддержка множественного изображения, особенно мультипликации; PNG изначально был предназначен лишь для хранения одного изображения в одном файле.

Для передачи анимированных изображений был разработан расширенный формат MNG, опубликованный в середине 1999 года и уже поддерживаемый в различных приложениях, однако пока так и не ставший общепринятым.

Некоторые – в частности, разработчики Mozilla Foundation – критиковали MNG за сложность и большой размер реализации, и отсутствие обратной совместимости с PNG. В 2004 году они разработали формат APNG, который не был принят в качестве официального стандарта разработчиками PNG и MNG, но его поддержка к 2008 году была реализована в тестовых сборках некоторых веб-браузеров и программ просмотра изображений.

BMP (Bitmap – битовая карта) – формат хранения растровых изображений. Обычно используется без сжатия.

С форматом BMP работает огромное количество программ, так как его поддержка интегрирована в операционные системы Windows и OS/2. Файлы формата BMP могут иметь расширения .bmp, .dib и .rle. Кроме того, данные этого формата включаются в двоичные файлы ресурсов RES и в PE-файлы.

Глубина цвета в данном формате может быть от 1 до 48 бит на пиксель, максимальные габариты изображения 65535 на 65535 пикселей. В формате BMP есть поддержка сжатия по алгоритму RLE, но, несмотря на это, из-за большого объёма он редко используется в Интернете.

Палитра

Палитра может содержать последовательность четырёхбайтовых полей по числу доступных цветов (256 для 8-битного изображения). Три младших байта каждого поля определяют интенсивность красной, зелёной и синей компоненты цвета, старший байт не используется. Каждый пиксель изображения описан в таком случае одним байтом, содержащим номер поля палитры, в котором сохранен цвет этого пикселя.

Если пиксель изображения описывается 16-битным числом, палитра может хранить три двухбайтных значения, каждое из которых определяет маску для извлечения из 16-битного пикселя красной, зелёной и синей компонент цвета.

Файл BMP может не содержать палитры, если в нём хранится несжатое полноцветное изображение.

Последовательность пикселей, записанных в том или ином виде. Пиксели хранятся построчно, снизу вверх. Каждая строка изображения дополняется нулями до длины, кратной четырём байтам.

Битность изображения

В зависимости от количества представляемых цветов, на каждую точку отводится от 1 до 48 битов:

• 1 бит – монохромное изображение (два цвета);

• 2 бита – редко используемый формат с 4 возможными цветами (один из режимов CGA);

• 4 бита – 16 цветное изображение, один из режимов работы VGA;

• 8 бит (1 байт) – 256 цветов, последний из режимов, поддерживавших индексированные цвета;

• 16 бит (2 байта) – режим Hi Color, 65536 возможных оттенков;

• 24 бита (3 байта) – True Color. В связи с тем, что 3 байта не очень хорошо соотносятся с степенями двойки (особенно при хранении данных в памяти, где выравнивание данных по границе слова имеет значение), вместо него часто используют 32 битное изображение. В режиме True Color на каждый из трёх каналов (в режиме RGB) отводится по 1 байту (256 возможных значений), общее количество цветов равно 16777216;

• 32 бита (4 байта) – этот режим практически аналогичен True Color, четвёртый байт обычно используется для хранения альфа-канала (прозрачности) или для выравнивания;

• 48 бит (6 байт) – редко используемый формат с повышенной точностью передачи цвета, поддерживается относительно малым количеством программ и оборудования;

Индексированные цвета

При количестве бит от 1 до 8 на каждый пиксель может использоваться специальный режим индексированных цветов. В этом случае число, соответствующее каждому пикселю указывает не на цвет, а на номер цвета в палитре. Благодаря использованию палитры имеется возможность адаптировать изображение к цветам, присутствующим на изображении. В таком случае изображение ограниченно не заданными цветами, а максимальным количеством одновременно используемых цветов.

Сжатие с потерями

JPEG (Joint Photographic Experts Group – Объединённая группа экспертов в области фотографии) – является широко используемым методом сжатия фотоизображений. Формат файла, который содержит сжатые данные, обычно, также называют именем JPEG; наиболее распространённые расширения для таких файлов .jpeg, .jfif, .jpg, .JPG, или .JPE. Однако из них .jpg самое популярное расширение на всех платформах.

Алгоритм JPEG является алгоритмом сжатия с потерей качества.

Область применения

Формат является форматом сжатия с потерями, поэтому некорректно считать, что JPEG хранит данные как 8 бит на канал (24 бит на пиксель). С другой стороны, так как данные, подвергающиеся компрессии по формату JPEG и декомпрессированные данные обычно представляются в формате 8 бит на канал, иногда используется эта терминология. Поддерживается также сжатие черно-белых полутоновых изображений.

При сохранении JPEG-файла можно указать степень сжатия, которую обычно задают в некоторых условных единицах, например, от 1 до 100 или от 1 до 10. Большее число соответствует лучшему качеству, но при этом увеличивается размер файла. Обыкновенно, разница в качестве между 90 и 100 на глаз уже практически не воспринимается. Следует помнить, что побитно восстановленное изображение всегда отличается от оригинала.

Варианты хранения

Progressive JPEG – такой способ записи сжатого изображения в файл, при котором старшие (низкочастотные) коэффициенты находятся в начале файла. Это позволяет получить уменьшенное изображение при загрузке лишь небольшой части файла и повышать детализацию изображения по мере загрузки оставшейся части. Поэтому Progressive JPEG получил широкое распространение в Internet.

Достоинства и недостатки

К недостаткам формата следует отнести то, что при сильных степенях сжатия дает знать о себе блочная структура данных, изображение «дробится на квадратики». Этот эффект особенно заметен на областях с низкой пространственной частотой (плавные переходы изображения, например, чистое небо). В областях с высокой пространственной частотой (например, контрастные границы изображения), возникают характерные «артефакты» – иррегулярная структура пикселей искаженного цвета и/или яркости. Кроме того, из изображения пропадают мелкие цветные детали. Не стоит также забывать и о том, что данный формат не поддерживает прозрачность.

Однако, несмотря на недостатки, JPEG получил очень широкое распространение из-за высокой степени сжатия, относительно существующих во время его появления альтернатив.

Разное

TIFF (Tagged Image File Format) – формат хранения растровых графических изображений. Изначально был разработан компанией Aldus в сотрудничестве с Microsoft, для использования с PostScript. TIFF стал популярным форматом для хранения изображений с большой глубиной цвета, используется при сканировании, отправке факсов, распознавании текста, в полиграфии, широко поддерживается графическими приложениями. TIFF был выбран в качестве основного графического формата операционной системы NeXTstep, и из неё поддержка этого формата перешла в Mac OS X. Владелец спецификаций Aldus впоследствии объединилась с Adobe, владеющей в настоящее время правом на использование формата.

Файлы формата TIFF, как правило, имеют расширение .tiff или .tif.

Формат является весьма гибким. Позволяет сохранять фотографии в режиме цветов с палитрой, а также в различных цветовых пространствах:

• Черно-белого двухбитного;

• Черно-белого в градациях серого;

• С индексированной палитрой;

• RGB;

• CMYK;

• YCbCr;

• CIE Lab;

Поддерживаются режимы 8, 16, 32 и 64 бит на канал при целочисленном, а также 32 и 64 бит на канал при представлении цвета числом с плавающей запятой.

Имеется возможность сохранять файл со сжатием. Степени сжатия зависят от хранимого изображения, а также и от используемого алгоритма.

Векторная графика – это использование геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, для представления изображений в компьютерной графике. Термин используется в противоположность к растровой графике, которая представляет изображения как матрицу пикселей. Современные компьютерные видеодисплеи отображают информацию в растровом формате. Для отображения векторного формата на растровом используются преобразователи, программные или аппаратные, встроенные в видеокарту.

Кроме этого, существует узкий класс устройств, ориентированных исключительно на отображение векторных данных. К ним относятся мониторы с векторной развёрткой, графопостроители, а также некоторые типы лазерных проекторов.

Термин «векторная графика» используется в основном в контексте двухмерной компьютерной графики.

Способ хранения изображения

Рассмотрим, к примеру, окружность радиуса r. Список информации, необходимой для полного описания окружности, таков:

• радиус r;

• координаты центра окружности;

• цвет и толщина контура (возможно прозрачный);

• цвет заполнения (возможно прозрачный).

Достоинства:

1. Минимальное количество информации передаётся намного меньшему размеру файла (размер не зависит от величины объекта). Соответственно, можно бесконечно увеличить, например, дугу окружности, и она останется гладкой. С другой стороны, если кривая представлена в виде ломаной линии, увеличение покажет, что она на самом деле не кривая.

2. При увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть постоянной.

3. Параметры объектов хранятся и могут быть изменены. Это означает, что перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшат качества рисунка. Более того, обычно указывают размеры в аппаратно-независимых единицах (англ. device-independent unit), которые ведут к наилучшей возможной растеризации на растровых устройствах.

Недостатки:

1. Не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде. Кроме того, количество памяти и времени на отображение зависит от числа объектов и их сложности.

2. Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет – трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка.

Типичные примитивные объекты

1. Линии и ломаные линии.

2. Многоугольники.

3. Окружности и эллипсы.

4. Кривые Безье.

5. Безигоны.

6. Текст (в компьютерных шрифтах, таких как TrueType, каждая буква создаётся из кривых Безье).

Этот список неполон. Есть разные типы кривых, которые используются в различных приложениях.

Также возможно рассматривать растровое изображение как примитивный объект, ведущий себя как прямоугольник.

Векторные графические редакторы, типично, позволяют вращать, перемещать, отражать, растягивать, скашивать, выполнять основные аффинные преобразования над объектами, изменять и комбинировать примитивы в более сложные объекты.

Более изощрённые преобразования включают булевы операции на замкнутых фигурах: объединение, дополнение, пересечение и т. д.

Векторная графика идеальна для простых или составных рисунков, которые должны быть аппаратно-независимыми или не нуждаются в фотореализме.

Векторные графические редакторы

Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах, например, EPS, PDF, WMF или SVG.

Свободное ПО:

• Inkscape;

• OpenOffice.org Draw;

• Skencil (бывший Sketch);

• sK1 (форк Skencil);

• Sodipodi;

• Xara Xtreme for Linux.

Коммерческое ПО:

• Adobe Illustrator;

• CorelDRAW;

• Macromedia FreeHand;

• Xara Xtreme;

• Strokes Maker.

Векторные форматы:

SVG (Scalable Vector Graphics – масштабируемая векторная графика) – язык разметки масштабируемой векторной графики, созданный Консорциумом Всемирной паутины (W3С) и входящий в подмножество расширяемого языка разметки XML, предназначен для описания двухмерной векторной и смешанной векторно/растровой графики в формате XML. Поддерживает как неподвижную, так анимированную и интерактивную графику – или, в иных терминах, декларативную и скриптовую. Это открытый стандарт, является рекомендацией консорциума W3C, – организации, разработавшей такие стандарты, как HTML и XHTML. В основу SVG легли языки разметки VML и PGML.

Достоинства формата

1. При просмотре документов, содержащих SVG графику, имеется доступ к просмотру кода просматриваемого файла и возможность сохранения всего документа. Кроме того, SVG файлы обычно получаются меньше по размеру, чем сравнимые по качеству изображения в форматах JPEG или GIF, а также хорошо поддаются сжатию.

2. Масштабируемость – SVG является векторным форматом. Существует возможность увеличить любую часть изображения SVG без потери качества. Дополнительно, к элементам SVG документа возможно применять фильтры – специальные модификаторы для создания эффектов, подобных применяемым при обработке растровых изображений (размытие, выдавливание, сложные системы трансформации и др.) В тексте SVG-кода фильтры описываются тегами, визуализацию которых обеспечивает средство просмотра, что не влияет на размер исходного файла, обеспечивая при этом необходимую иллюстративную выразительность.

3. Анимация реализована в SVG с помощью языка SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language), разработанного также консорциумом W3C. Поддерживаются скриптовые языки на основе спецификации ECMAScript. SVG-элементами можно управлять с помощью JavaScript. Применение скриптов и анимации в SVG позволяет создавать динамичную и интерактивную графику. В SVG обеспечивается событийная модель, отслеживаются события (загрузка страницы, изменение ее параметров, события мыши, клавиатуры и др.). Анимация может запускаться по определенному событию (например «onmouseover» или «onclick»), что придаёт графике интерактивность. У каждого элемента есть свои собственные события, к которым можно привязывать отдельные скрипты.

4. SVG – открытый стандарт. В отличие от некоторых других форматов, SVG не является чьей-либо собственностью.

WMF (Windows MetaFile) – универсальный формат векторных графических файлов для Windows приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery. Формат разработан Microsoft и является неотъемлемой частью Windows, так как сохраняет последовательность аппаратно-независимых функций GDI (Graphical Device Interface), непосредственно выводящих изображение в заданный контекст графического устройства (на экран, на принтер и т.п.). Очень часто WMF неявно используется для сохранения образа окна вывода программы и его последующего восстановления, а также при переносе информации через буфер обмена (clipboard). Из MS Windows запись и чтение в файл этого формата осуществляются чрезвычайно просто и быстро, в других операционных системах поддержка этого формата бесполезна. Его понимают некоторые программы для Macintosh. На платформе Macintosh аналогичную роль играет формат PICT.

EPS (Encapsulated PostScript) – расширение формата PostScript, данные в котором записываются в соответствии со стандартом DSС (Document Structuring Conventions), но при этом c рядом расширений, позволяющих использовать этот формат как графический.

Формат EPS был создан компанией Adobe на основе языка PostScript и послужил базой для создания ранних версий формата Adobe Illustrator.

Формат используется в профессиональной полиграфии, и может содержать растровые изображения, векторные изображения, а также их комбинации.

Изображение, записанное в EPS-формате, может быть сохранено в разных цветовых пространствах:

• Grayscale;

• RGB;

• CMYK;

• Lab;

• Multi-channel.

PDF (Portable Document Format) – кроссплатформенный формат электронных документов, созданный фирмой Adobe Systems с использованием ряда возможностей языка PostScript. В первую очередь предназначен для представления в электронном виде полиграфической продукции, – значительное количество современного профессионального печатного оборудования может обрабатывать PDF непосредственно. Для просмотра можно использовать официальную бесплатную программу Acrobat Reader, а также программы сторонних разработчиков.

Формат PDF позволяет внедрять необходимые шрифты (построчный текст), векторные и растровые изображения, формы и мультимедиа-вставки. Поддерживает RGB, CMYK, несколько типов сжатия растровой информации.

Трёхмерная графика (3D) – раздел компьютерной графики, охватывающий алгоритмы и программное обеспечение для оперирования объектами в трёхмерном пространстве, а также результат работы таких программ. Больше всего применяется для создания изображений в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке.

Трёхмерное изображение отличается от плоского построением геометрической проекции трёхмерной модели сцены на экране компьютера с помощью специализированных программ.

При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Для получения трёхмерного изображения требуются следующие шаги:

• моделирование – создание математической модели сцены и объектов в ней;

• рендеринг – построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.

Моделирование

В сцене могут участвовать следующие типы объектов:

• источники света;

• геометрические примитивы – сфера, куб, конус, а также тела, описываемые квадратными и кубическими уравнениями;

• каркасы (англ. mesh) – группы связанных между собой «встык» треугольников, образующих иллюзию тела или поверхности среды;

• среды жидкости в стаканах, газы, например, воздух в атмосфере, дымы;

Есть и концептуально более сложные типы, как, например, искажения пространства или системы частиц.

Задача трёхмерного моделирования – описать эти объекты и разместить их на сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению.

Программное обеспечение

Программные пакеты, позволяющие производить трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны. Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты:

• Autodesk 3DS Max;

• Maya;

• Newtek Lightwave;

• SoftImage XSI;

• Rhinoceros 3D;

• Cinema 4D;

• ZBrush.

Кроме того, уверенно набирают популярность и открытые продукты, распространяемые свободно, например:

• полнофункциональный пакет Blender (позволяет и производство моделей, и последующий рендеринг);

• Wings3D (только создание моделей с возможностью последующего использования их другими программами).

Фрактальная графика - вид компьютерной графики. Математическая основа фрактальной графики - фрактальная геометрия. В основу метода построения изображений положен принцип наследования от, так называемых, "родителей" геометрических свойств объектов-наследников.

Базовым элементом фрактальной графики является равносторонний треугольник, который получил название "фрактальный". На среднем отрезке сторон строятся равносторонние треугольники со стороной, равной (1/3а) от стороны исходного фрактального треугольника. В свою очередь на средних отрезках сторон полученных треугольников, являющихся объектами-наследниками первого поколения, выстраиваются треугольники-наследники второго поколения со стороной (1/9а) от стороны исходного треугольника.

Таким образом, мелкие элементы фрактального объекта повторяют свойства всего объекта. Полученный объект носит название "фрактальной фигуры". Процесс наследования можно продолжать до бесконечности. Изменяя коэффициенты уравнения, можно получать совершенно различные друг от друга изображения, а меняя и комбинируя окраску фрактальных фигур, можно моделировать образы живой и неживой природы.

История

Понятия фрактал, фрактальная геометрия и фрактальная графика появились в конце 70-х. Слово "фрактал" образовано от латинского fractus и в переводе означает "состоящий из фрагментов". Оно было предложено математиком Бенуа Мандельбротом в 1975 г. для обозначения нерегулярных, но самоподобных структур, которыми он занимался. Фрактальная компьютерная графика, как вид компьютерной графики XXI в.

Применение

Фрактальная графика позволяет создавать абстрактные композиции, где можно реализовать такие композиционные приёмы как, горизонтали и вертикали, диагональные направления, симметрию и асимметрию и др. Фрактальная графика незаменима при создании изображений облаков, гор, водных и других поверхностей очень напоминающих природные неевклидовые поверхности. Достаточно широко фрактальные изображения используются для оформления рекламных листовок, дискотек и веб-сайтов, методами фрактальной графики часто моделируют турбулентные потоки и создают различные узоры. Фрактальная графика является на сегодняшний день одним из самых быстро развивающихся перспективных видов компьютерной графики.

Программы по созданию фрактальных изображений:

- Art Dabbler

- Fractal Explorer

- Chaos Pro

- Apophysis

- Mystica.