Краткое содержание: Параграф §4.2 / Информатика 7 класс

Основы компьютерной графики

Компьютерная графика — это широкое понятие, охватывающее различные виды графических объектов, которые создаются или обрабатываются с помощью компьютеров, а также область деятельности, где компьютеры используются как инструменты для создания и обработки таких объектов. Графические объекты включают рисунки, картины, чертежи, фотографии и другие изображения.

Области применения компьютерной графики

Компьютерная графика прочно вошла во многие сферы профессиональной и повседневной жизни. Её применяют для:

• Наглядного представления результатов измерений, наблюдений, опросов, а также статистических данных и результатов исследований (например, в климатических изменениях, динамике популяций).
• Разработки дизайнов интерьеров, ландшафтов, а также проектирования зданий, технических устройств и других изделий.
• Создания симуляций в тренажерах и компьютерных играх (например, для имитации полетов самолетов, движения автомобилей).
• Разработки современных спецэффектов в киноиндустрии.
• Создания пользовательских интерфейсов для программного обеспечения и веб-ресурсов.

Методы получения цифровых графических объектов

Цифровые графические объекты можно получить следующими способами:

• Создание изображений с помощью цифровых фотокамер, сканирование готовых изображений или загрузка из сети Интернет.
• Ввод графических изображений с бумажных носителей с использованием сканера.
• Создание новых графических изображений с помощью специализированного программного обеспечения.

Принцип работы сканера: Сканер разбивает изображение на мелкие квадратики (пиксели), определяет цвет каждого пикселя и сохраняет эту информацию в виде двоичного кода в памяти компьютера. Качество сканирования зависит от размера пикселя. Чем меньше пиксель, тем большее количество пикселей используется для разбиения исходного изображения и тем полнее передача информации. Разрешающая способность сканера измеряется в dpi (dots per inch — количество точек на дюйм) и обычно задается парой чисел, например, \( 600 \times 1200 \) dpi. Первое число — это количество пикселей, умещающихся в строке длиной в 1 дюйм; второе — количество строк, на которые может быть разбита полоска изображения высотой в 1 дюйм.

Растровая, векторная и фрактальная графика

В зависимости от метода создания, графические изображения делятся на растровую, векторную и фрактальную графику.

• Растровая графика: Изображение сохраняется как растр — совокупность точек (пикселей), образующих строки и столбцы. Информация о цвете каждого пикселя сохраняется. Достоинством растровых изображений является высокая точность цветопередачи. Недостаток — увеличение изображения приводит к появлению ступенчатого эффекта и потере четкости, поскольку новые пиксели просто добавляются, принимая цвет соседних. Информационный объем растрового изображения увеличивается с ростом разрешения и количества цветов.
• Векторная графика: Изображение состоит из совокупности простейших геометрических фигур (отрезков, окружностей, прямоугольников и т.д.). Каждая фигура описывается математически (координатами вершин, радиусами, формулами). В памяти компьютера хранится не описание пикселей, а набор данных (векторов) и формулы их построения. Достоинство векторных изображений — возможность масштабирования без потери качества, так как при изменении размера изображение строится заново по имеющимся формулам. Они также имеют меньший информационный объем, чем растровые изображения с аналогичным содержанием. Недостаток — не любое изображение может быть представлено как совокупность простых геометрических фигур.
• Фрактальная графика: Основана на математических расчетах, но, в отличие от векторной графики, в памяти компьютера сохраняется не описание геометрических фигур, а математическая формула (уравнение), по которой строится изображение. Фракталы позволяют создавать изображения со сложными, причудливыми формами.

Форматы графических файлов

Формат графического файла — это способ представления графических данных на внешнем носителе. Форматы делятся на:

• Растровые и векторные форматы.
• Универсальные графические форматы (понимаются всеми приложениями, работающими с графикой), например, растровый формат BMP.
• Собственные (оригинальные) форматы графических приложений.

Примеры форматов:

• BMP: Универсальный растровый формат. Файлы обычно имеют большой размер, так как информация о цвете каждого пикселя занимает 24 бита.
• JPEG: Универсальный растровый формат, разработанный для эффективного хранения фотографических изображений. Он позволяет отбросить «избыточную» для человеческого восприятия информацию (сжатие), что обеспечивает значительное уменьшение размера файла (например, в десятки раз).
• GIF: Растровый формат, поддерживающий универсальную палитру, ограниченную 256 разными цветами (8 бит на пиксель). Подходит для простых иллюстраций и пиктограмм, а также позволяет создавать анимацию. Файлы этого формата имеют небольшой размер.
• ODF (OpenDocument Format): Формат векторных файлов, созданных в OpenOffice Draw или LibreOffice Draw.

Глубина цвета (i) — это количество бит, используемое для кодирования цвета одного пикселя. Количество цветов в палитре (N) связано с глубиной цвета формулой \( N = 2^i \).

Информационный объем (I) растрового изображения определяется формулой \( I = K \cdot i \), где \( K \) — общее количество пикселей (разрешение), а \( i \) — глубина цвета. \( K = \text{Ширина} \times \text{Высота} \).