1.1 Загальні положення

Формування комп’ютерної графіки (надалі – КГ) як самостійного напрямку інформаційних технологій відноситься до 60-х років ХХ ст., коли Сазерлендом був створений спеціалізований пакет машинної графіки. Вперше подання інформаційних даних на екрані комп’ютера в графічному вигляді було продемонстровано на початку 50-х років спеціалістами Массачусетського технологічного інституту і згодом стало використовуватися в наукових і військових дослідженнях. За цей час комп’ютерна графіка пройшла шлях від окремих експериментів до одного з найважливіших інструментів сучасності. Розвиток комп’ютерної графіки проходить жваво: дещо швидко відживає, а водночас з’являється багато нового. Нині не можна собі уявити розвиток будь-якої галузі людської діяльності, пов’язаної з наукою, чи технікою без використання КГ. Вона є багатофункціональною складовою усіх інформаційних технологій і важливою компонентою для взаємодії людини з комп’ютером.

На першому етапі свого розвитку КГ була пасивною, однак це вже забезпечувало наочну форму сприйняття інформації, а, як відомо, більшу частину інформації (до 75%) про навколишній світ людина сприймає візуально, тобто за допомогою органів зору. З цього приводу можна згадати прислів’я: „краще раз побачити, ніж сто разів почути”, або його китайський аналог „одна картинка коштує 1000 слів”. Зображення не тільки місткий, але і доступний вид інформації, оскільки для сприйняття візуальної інформації від користувача вимагається менше зусиль.

Інформація, що міститься у зображеннях, є найбільш концентрованою, найлегше сприймається та найшвидше обробляється. При пасивній графіці ЕОМ формує і виводить зображення на графічний пристрій під управлінням прикладних програм. Користувач не може безпосередньо керувати формуванням зображення, перш ніж воно не з'явиться на екрані. Пасивний контроль не дає можливості втрутитися в процес проектування конструкції (система працює в пакетному режимі без діалогу). Для модифікації вихідного зображення необхідний повторний запуск пакета прикладних програм. Тому виникла необхідність у розвитку діалогових систем КГ, тобто систем інтерактивної графіки, щоб користувач оперативно міг вносити зміни в зображення безпосередньо в процесі його відтворення (в реальному масштабі часу). Нині всі сучасні графічні програми є системами інтерактивної КГ і вони можуть відтворювати всі особливості реальних зображень. Дамо ряд визначень.

Графіка – вид мистецтва, що включає малюнок і художнє зображення (походить від грецьк. слова графо, що означає „пишу, креслю, малюю”).

Комп’ютерна графіка – це галузь знань, що вивчає та розробляє методи і засоби синтезу, збереження й перетворення цифрових зображень за допомогою ЕОМ та інших технічних пристроїв. 

Цифрове зображення – це модель реального або синтезованого (створеного штучно) зображення, що зберігається в пам’яті ЕОМ у вигляді сукупності цифрових кодів.

Режим, при якому користувач у реальному часі може впливати на весь процес формування зображення, тобто зміни в зображення можна вносити безпосередньо в процесі його відтворення (в режимі діалогу), називається інтерактивним.

Інтерактивною КГ називають тоді, коли до складу графічної системи входять технічні і програмні засоби, що дозволяють динамічно формувати зображення.

Історично першими інтерактивними системами вважаються системи автоматизованого проектування (САПР), які з’явилися в 60-х роках ХХ ст.

КГ – це область інформатики, у сферу інтересів якої входять всі аспекти формування зображення за допомогою комп’ютера. Цифрові зображення немислимі без комп’ютерної обробки графічної інформації, їх простіше зберігати, тиражувати, компонувати тощо. Цифрові зображення можна створити сканером, цифровим фотоапаратом, а потім відредагувати в програмі обробки зображень (наприклад, в Adobe Photoshop), а можна створити цифрові малюнки з нуля, застосувавши спеціальні програми (наприклад, у Соrel Draw) або написавши відповідну програму на мові програмування (наприклад, Visual C++).

Основними задачами КГ є візуалізація інформації, тобто створення зображень різних об’єктів і сцен (у загальному випадку тривимірних) на деякому двовимірному екрані (наприклад, на екрані монітора або на аркуші паперу), виконання різних дій із зображеннями, зберігання та передавання графічної інформації.

Під синтезованим зображенням розуміють певне довільне візуальне подання інформації, яке отримується в комп’ютері на основі математичного опису (моделі) об’єкта згідно з директивами користувача.

Таке зауваження вилучає з предмета КГ задачі обробки та розпізнавання зображень, отриманих шляхом фотографування, оскільки в цьому випадку ми не маємо справи з побудовою графічних об’єктів за певними правилами.

При обробці зображень на основі початкового зображення одержують зображення, яке володіє іншими властивостями. Прикладом методів обробки зображень можуть бути підвищення контрасту, корекція кольорів, реставрація зображень.

При розпізнаванні образів ставиться задача за початковим зображенням знайти математичний опис об’єктів, наприклад розпізнати текст.

Тому обробка та розпізнавання зображень віднесені в самостійні напрями у сфері обробки графічної інформації.

Отже, питаннями роботи з зображеннями на ЕОМ займаються три напрями інформатики: комп’ютерна графіка, обробка зображень, розпізнавання образів. Ми розглядатимемо в основному лише задачі першого напряму.