Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Основные виды компьютерной графики




Множество способов представления графических объектов в памяти вычис­лительной системы можно разбить на два больших класса, существенно отли­чающихся базовыми принципами моделирования геометрии:

¾ объект представляется посредством координат характе­ристических точек и математических моделей кривых и поверхностей;

¾ объект разбивается на множество элементарных об­ластей (точек или объемов), а каждый объект представляется как множество за­нимаемых им областей дискретного пространства.

Модель первого класса называется векторной графикой, а модель второго класса — растровой.

Векторная графика

Векторное представление графических данных осуществляется с помощью простых геометрических элементов, называемых примитивами. К плоским примитивам относятся прямые линии, прямоугольники, треугольники и овалы. К трехмерным — кубы, параллелепипеды, сферы, эллипсоиды, конусы и др. Кривые линии также составлены из прямых, размеры которых очень малы и не распознаются наблюдателем как прямые. Звенья ломаных линий называются векторами. Векторы задаются координатами начала, длиной и направлением (или координатами начальной и конечной точек). В векторном файле хранятся также оформительские атрибуты примитивов: цвет, тип заливки, толщина линии.

Векторные редакторы позволяют задавать достаточно сложные изображения с высокой точностью, что делает их незаменимыми в проектно-конструкторской деятельности. Векторные объекты можно масштабировать в очень широких пределах без потерь визуального качества и точности формы модели. Как пра­вило, векторное описание намного компактнее, чем растровое. Это особенно заметно при работе с текстом, поэтому не случайно, что известный текстовой редактор Microsoft Word использует векторный способ представления информации.

К недостаткам векторной графики относятся ограниченные возможно­сти по созданию фотореалистичных изображений.

Растровая графика

Растровое представление графической информации получило наибольшее распространение. В классическом растровом формате понятия объекта не существует. Для об­рабатывающей программы нет овалов, линий, треугольников, а существуют только точки, которые совершенно независимы друг от друга. Таким образом, описываемое пространство покрыто сетью одинаковых элементов. Элементы сетки имеют форму квадрата. Их принято называть пикселами, а саму сеть — растром.

Вся совокупность элементов растра и задает изображение, заполняя всю область про­странства, которое этот объект занимает. Элементы растра (пиксели) могут принимать разные значения цвета и яркости. Если размеры пикселов невелики и их достаточно много, то наблюдатель воспринима­ет растровую картинку (фотографию или рисунок) как целостный образ.

Достоинством растровой графики является то, что только в таком виде можно получить образ, который соответствует категории фотореалистичного. Растровая графика к тому же поддерживает способы создания цифровых рисунков, которые близ­ки классическому рисованию и живописи.

Простота растровой формы хране­ния данных обусловила широкое распространение растровых картинок в сети Интернет. Основным массивом графики, циркулирующим в сети, являются именно двухмерные растровые образы.

Недостатком растровой графики является то, что растровые изображения могут искажаться при изменении их размеров, вращении и других преобразованиях. Кроме того, растровая форма графических файлов требует большего объема дискового пространства и для его уменьшения требуется сжатие, что также ведет к потере качества.

Трехмерная графика

Чаще всего графический дизайн реализуется в рамках двух измерений, т.е. ширины и длины. Это различного рода рисунки на бумаге, картоне, холсте и др. типах материалов. В двухмерном измерении ощущение глубины и объема создается благодаря перспективному рисованию, изобретенному в Италии в начале эпохи Возрождения.

Но нередко дизайнеру приходится делать трехмерную модель своей будущей работы. Это может быть модель упаковки, здания или ландшафта. Модель позволяет глубже почувствовать форму, лучше спланировать объем, заранее учесть восприятие различных предметов в пространстве.

Традиционными материалами для изготовления моделей являются бумага и картон. Из них легко вырезать заготовку нужной формы. Они хорошо деформируются, а после склейки держат заданную форму. Но традиционное моделирование имеет свои недостатки. Так весьма сложно бывает внести в готовую модель серьезные изменения, бумажная модель непрочна и недолговечна; прежде чем создать форму, нужно спланировать ее развертку.

В компьютерной графике, наряду с делением на растровую и векторную графику, существует также два вида описания графических данных, отличающихся количеством независимых координат, необходимых для опреде­ления положения графических объектов и их элементов. Это плоское (двухмерное или 2D) описание, которое оперирует только двумя незави­симыми координатами и объемное (трехмерное или 3D), требующее задать три независимые ко­ординаты.

3D-графика позволяет пред­ставить создаваемый объект в виде виртуальной объемной модели, которую можно рассматривать с любых сторон, в разных ракурсах, в условиях различ­ного освещения и т.п.

Этот вид графики появился на свет благо­даря развитию CAD-программ (computer-aided design) — инженерных компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР), которые начали использоваться в середине 80-х годов прошлого века. Сегодня методы 3D-графики применяются не только при проектировании продукции машиностроения, но и в строительстве, в архитектуре, в кинематографе, на телевидении, в компьютерных играх, полиграфии, информационном обеспечении современных электронных средств связи, дизайне интерьера, моделировании изделий декоративно-прикладного искусства и пр.

3D-графика — одно из наиболее динамично развивающихся направле­ний информационных технологий. Трехмерное описание геометрии намного сложнее двухмерного, поэтому массовое применение достижений этой отрасли долгое время сдерживалось вычислительными возможностями персональных компьютеров.

Технология создания изображений в 3D-графике существенно отличается от привычных методов, используемых в 2D-графике. Она состоит из нескольких этапов.

На первом этапе стро­ится каркас 3D-объекта. При этом поверхность объекта часто составляется из так называемых примитивов, т.е. простейших геометрических фигур, соединенных друг с другом общими сторонами. При конструировании каркас может подвергаться всевозможным деформациям – изгибу, кручению, мас­штабированию и т.д. Методы создания каркасных 3D-моделей весьма разнообразны, что позволяет в итоге моделировать объекты любой сложности.

Второй этап состоит в «натягивании» на каркас материала, образующего поверхность 3D-объекта. Выбранный материал задает основные свойства по­верхности объекта: цвет, текстуру, прозрачность и др. В качестве материала можно использовать различные растровые изображения.

На третьем этапе необходимо разместить в виртуальном пространстве источники све­та, обеспечивающие освещение объекта. Без освещения объект не будет виден. На этом же этапе в сцену можно ввести одну или несколько камер, через которые можно наблюдать сцену. Этот этап очень напоминает работу на съемочной площадке киностудии.

На четвертом этапе дизайнер может задать фон для съемки, а также установить некоторые характеристики внешней среды, например, создать иллюзию тумана, падающего снега и др.

В целом набор объектов, источников света и камер, размещенных в виртуальном пространстве, а также описание фона, атмосферы и других атрибутов в 3D-графике называется сценой.

На пятом этапе выполняется так называемый рендеринг (от англ. render). Он состоит в том, что компьютер, используя все особенности сцены, формирует и выводит на экран окон­чательное изображение. Это изображение записывается в файл растрового формата и становится уже двухмерным.

На шестом этапе дизайнер может «оживить» сцену, заставив объекты двигаться или изменять свои параметры. Для этого зада­ются начальное, конечное и несколько промежуточных положений объекта, после чего вновь выполняется рендеринг. Компьютер рассчитает все промежуточные положения объекта, по­строит по ним ряд растровых изображений и запомнит их в виде последова­тельных кадров. Теперь результат рендеринга будет уже другим. В совокупности кадры будут представлять собой анимацию сцены (видеоклип).

Разработка сцены — весьма трудоемкий процесс. Обычно большую часть времени у компьютерного дизайнера отнимает построение каркаса модели. В зависимости от сложности этот этап может занимать от нескольких минут до многих дней. Добавление таких деталей, как цвет и текстура, происходит сравнительно быстро, особенно если под рукой есть готовые материалы. Рендеринг сцены с высоким разре­шением может занять от нескольких секунд до многих часов, в зависимости от сложности объектов, насыщенности ими сцены и производительности компьютера.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных