Понятие компьютерной графики.

 Раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений, называется компьютерной графикой.В 1978 году компьютерную графику называли "средством от неизвестной болезни". Сейчас ее рассматривают как "средство от всех известных болезней", которое обеспечивает мощную взаимосвязь между человеком и компьютером, заставляя компьютер говорить с человеком на языке изображений. Прошло несколько лет, пока компьютерная графика стала основным средством связи между человеком и компьютером, постоянно расширяющим сферы своего применения.Можно считать, что первые системы компьютерной графики появились вместе с первыми цифровыми компьютерами. Проект WHIRLWIND ("вихрь") Массачусетского технологического института был отмечен как начало эры компьютерной графики.В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры «Spacewar» («Космические войны») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1.В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По сути, это был первый векторный редактор, реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого термина.В середине 1960-х гг. появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертёжную машину. В 1964 году General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM.В 1968 году группой под руководством Н. Н. Константинова была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер.Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее, электронно-лучевой трубке.Разработки в области компьютерной графики сначала двигались лишь академическим интересом и шли в научных учреждениях. Постепенно компьютерная графика прочно вошла в повседневную жизнь, стало возможным вести коммерчески успешные проекты в этой области.Каждый человек, использующий компьютер в своей профессиональнойдеятельности, должен научиться графической работе на компьютере. Компьютерная графика обеспечивается соответствующими программными средствами, получившими название графических редакторов.Компьютерную графику принято классифицировать по следующим признакам.1. По размерности (2-и 3D-графика).2. По способу формирования изображения.3. По назначению.По способу формирования изображений компьютерную графику делят на векторную и растровую.Растровое изображение описывается как совокупность точек (пикселов - pixels). Поскольку эти точки никак не связаны друг с другом, то для каждой из них требуется указать цвет и координаты. Чем больше точек в образе на экране, тем лучше изображение. В целом растровое изображение представляют собой набор мозаичный объектов, расположенных друг на друге. Каждый объект находится в одном из слоев растровой подложки, имеющих прямоугольную форму. Подложка - это аналог холста, а слой - вроде кальки.К несомненным достоинствам растровой графики можно отнести реалистичность передаваемого изображения. Это объясняется тем, что в случае растровой графики в цифровую форму переводятся все мельчайшие фрагменты реального изображения. К недостаткам растрового изображения следует отнести, прежде всего, размер файлов, что собственно вытекает из детальности самого изображения. На сегодняшний день существуют технологии, которые позволяют бороться с огромными размерами файлов, но ценой потерь в качестве. Еще один недостаток растровых изображений состоит в том, что качество изображения (его четкость, прорисовка деталей) существенно зависит от размера пиксела, который в свою очередь, определяется разрешающей способностью монитора. Так же при изменении размера растрового изображения происходит заметное снижение качества изображения, как правило, это выражается в потере четкости и появлении артефактов. Специалистами в области компьютерной графики разработаны весьма сложные алгоритмы «размножения» пикселов растровых изображений, если рисунок требуется увеличить, и удаления пикселов, если рисунок требуется уменьшить, но и они далеко не всегда справляются с этой трудно задачей.Растровые форматы применяются при сканировании и обработке графических изображений, создании изображений, при использовании в других программах, создании различных художественных эффектов.Программы растровой графики: Adobe PhоtoShop, Cоrel Photo Paint и др.При векторном способе изображение формируется с помощью совокупности векторов-отрезков. Любое векторное изображения можно представить в виде набора векторных объектов, расположенных определенным образом друг относительно друга. Векторное изображение можно условно представить в виде аппликации.При работе с векторной графикой изображение состоит из кривых, положение которых на рисунке описывается посредством математических формул. Например, для описания любой окружности требуется всего три числа: радиус, координаты центра и толщина линии.Благодаря этому векторная графика имеет ряд достоинств:1. Математические формулы, описывающие векторное изображение, занимают мало места в памяти компьютера, чем описание пикселов растрового изображения.2. Возможность практически неограниченного масштабирования изображений (или его отдельных фрагментов) без потери его качества.3. Совершенно беспроблемный перенос векторного изображения с одной платформы на другую, например с PC на Macintosh.Разумеется, у векторного изображения так же есть и недостатки. Например, сложно представить компактно в векторном формате фотореалистичное изображение.Для обработки векторных изображений используются следующие программы: Corel Draw, Adobe Illustrator, Flash и др.По назначению выделяют следующие направления компьютерной графики:1. Деловая.2. Научная.3. Иллюстративная.4. Инженерная.5. Компьютерная живопись и реклама.Деловая графика рассчитана на создание ограниченного перечня графических образов. Это диаграммы, графики, гистограммы. Широко используется в деловой документации, в частности, для графического представления информации, отображающей деятельность хозяйственных структур.Научная графика выполняет в основном те же функции, что и деловая, но в ней широко используются трехмерное пространство. Она применяется для изображения сложных систем и многомерных данных.Иллюстративная графика предназначена для создания иллюстративного материала: рисунков, эскизов, схем, географических карт, слайдов и т.п.Инженерская графика в дополнении к предыдущим видам графики создает схемы с учетами их типов и размеров. Используется для построения чертежей в системах автоматического проектирования.Компьютерная живопись и реклама - это синтез статических изображений. При этом изображение может формироваться: из стандартных образов, имеющихся в компьютерной библиотеке; по ключевому или скелетному образу. Она используется для мультипликации, в компьютерных играх, обучающих программах и пр.Компьютерная графика является одной из областей научной деятельности. В области компьютерной графики защищаются диссертации, а также проводятся различные конференции: конференция Siggraph, проводится в США, конференция Графикон, проводится в России, CG-событие, проводится в России. На факультете ВМиК МГУ существует лаборатория компьютерной графики.