Представление данных на мониторе ПК в графическом виде впервые реализовано в середине 50 – х гг. для больших ЭВМ, которые применялись для научных и военных исследований. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой частью подавляющего числа компьютерных систем особенно персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом de – facto т е присутствует всегда. Для ПО разных классов, начиная с операционных систем, существует спец область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью програмнно – аппаратных комплексов — компьютерная графика (КГ).

Она охватывает все виды и формы представления изображений доступные для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копий на внешнем носителе. Без КГ невозможно представить не только компьютерный, но и обычный мир Визуализация данных находит применение в разных сферах человеческой деятельности Научных исследования – визуализация строения вещества векторных полей и т д. а также моделирования тканей и одежды и опытно конструкторские разработки. В зависимости от способа формирования изображения КГ подразделяется на:

1) векторная 2) растровая 3) фрактальная.

Отдельный предмет – 3D — графика, изучающая методы и приёмы построения объёмных объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображения. Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия как цветная и чёрно – белая графика. На специализацию в отдельных областях указывает названия некоторых разделов: инженерная, научная, WEB – графика, компьютерная полиграфия.

Растровая графика. Для растровых изображений состоящих точек важно разрешение, выражающее кол – во точек приходящихся на единицу длины. Различают разрешения оригинала и разрешение экранного изображения, и разрешение печатного изображения. Первое измеряется в точках на дюйм и зависит от требований к качеству изображений и размера файла, а также способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации избранному формату файла, а также от других параметров. Чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала. Второе для экранных копий изображение элементарной точки (растра) наз пикселем. Размер пиксела в зависимости от выбранного экранного разрешения. Разрешение оригинала и масштаба отображения. Мониторы с диагональю 20 – 21 обеспечивают стандартные экранные изображения, начиная с 640*480 и, кончая 1920*1600. Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi .Для распечатки на цветном или лазерном принтере – 150 – 200 dpi для вывода на фото экспонирующем устройстве – 200 – 300 dpi. Правило: при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше линеатуры растра устройств. Третье: размер точки растрового изображения, как на твердой копии, так и на экране зависит от применяемого метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Линеатура — частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lpi). Размер точки растра расчитываестся для каждого элемента и зависит от интенсивности тока данной ячейки. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. Если в ячейку попал абсолютно чёрный цвет, то размер точки растра совпадает с размером элемента растра — 100 % заполняемость. На практике заполняемость элемента на отпечатке составляет от 3 до 98 %?.При этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность (до абсолютно чёрного цвета). Использование более темные цвета создаётся за счёт увеличения размеров точек и как следствие сокращения предельного поля между ними. Интенсивность тока подразделяется на 256 уровней, большее число не воспринимается человеком и является избыточным. Меньшее ухудшает восприятие изображений. Минимально допустимым для качественной полутоновой иллюстрации – 150 уровней.

Масштабирование растровых изображений. Недостаток растровой графики – пикселизация изображений при их увеличении. Раз в оригинале присутствует определённое кол-во точек, то при большом масштабе увеличивается и их размер. Становятся заметны элементы растра, что искажает иллюстрацию. Для противодействия пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением достаточным для качественной визуализации при масштабировании.

Векторная графика. Базовое изображение – линия, описываемая математически как единый объект и потому объём данных для отображениями средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике. Линия обладает свойствами форма толщина цвет начертание. Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками (узлами), узлы имеют свойства. параметры которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами. Все прочие объекты векторной графики составляются из линий.

Способы представления различных объектов:

· точка – на плоскости представляется 2 – мя числами, указывающими его местоположение относительно т. О(0,0)

· прямая линия-уравнение y=kx+b, указав параметры k и b можно отобразить прямую бесконечную линию в известной системе координат

· отрезок отличается требованием ещё 2 – х параметров (начала и конца отрезка)

· кривая второго порядка не имеет точек перегиба

· кривая Безье – вид кривой третьего порядка. Метод построения этой кривой основан на использования пары касательных проведённых к отрезку линии в её окончании. Отрезки кривых Безье описываются 8 параметрами. На форму линии влияет угол наклона касательной к ней и длина отрезка.

Фрактальная графика. Основана на математических вычислениях. Базовым элементом является формула, т. е. никаких объектов в памяти ПК хранить не надо. Изображение строится по уравнениям. Базовый элемент – фрактальный треугольник.

Основные понятия 3D — графики. 3D – графика нашла широкое применение в научных расчётах, инженерном моделировании, моделировании физич объектов. Создание подвижного изображения реального физического тела. В упрощенном виде для построения объекта нужно:

· спроектировать и создать виртуальный скелет объекта наиболее полно соответствующий его реальной форме

· спроектировать и создать виртуальные материалы по физическим свойствам визуализации похожие на реальные (создание текстуры)

· присвоить материалы различным частям поверхности объекта

· настроить физические параметры пространства, в которых будет действовать объект – освещение гравитацию свойства атмосферы свойства взаимодействующих объектов и поверхностей

· задать траектории движения объекта

· наложить поверхностные эффекты на исходный анимационный ролик

Для создания реалистичной модели объекта используют геометрические примитивы – шар прямоугольник и другие, а также splain – поверхности. В 3D – графике есть nurbs – кривая вид поверхности в этом случае определяется расположенной в пространстве сеткой опорных точек. Каждой точке присваивается коэффициент, величина которого определяет степень её влияния на части поверхности, проходящей вблизи точки. От взаимного расположения точек и величины коэффициентов зависит и гладкость поверхности в целом. Спец инструментарий позволяет обрабатывать примитивы, составляющие объект как единое целое с учётом их взаимодействия на основе заданной физической модели. Деформация объекта обеспечивается перемещением контрольных точек расположенных вблизи. Каждая контрольная точка связана с близлежащими опорными точками. Степень её влияния на них определяется удалённостью. Другой метод наз сеткой деформации. Вокруг объекта или его части располагается 3D –сетка перемещение любой точки, которой вызывает упругую деформацию, как самой сетки, так и объекта. Ещё одним способом построения объектов из примитивов служит твёрдотельное моделирование. Объекты представлены твёрдыми телами, которые при взаимодействии друг с другом различными способами, такими как объединение, вычитание слияние и другими претерпевают необходимую трансформацию. Это моделирование возможно в векторной и растровой графике.