§ 24. Объекты компьютерной графики

Определения и обозначения

Компьютерная графика — способы создания, обработки и хранения изображений с помощью компьютера. С её помощью готовят иллюстрации, схемы, чертежи, фотографии и изображения для экранов. Она нужна не только для рисования: графику также редактируют, передают и выводят на печать. Способ представления изображения влияет на его качество и удобство изменений.

Растровое изображение — картинка, состоящая из отдельных точек, называемых пикселями. В памяти компьютер хранит цвет каждого пикселя, а их упорядоченный набор образует изображение. Такой способ подходит для передачи сложных цветовых переходов и мелких деталей. Он позволяет представить фотографию как совокупность цветных точек.

Векторное изображение — изображение из графических объектов, заданных математически. К таким объектам относятся линии, окружности, прямоугольники и многоугольники. Для каждого задают параметры, поэтому его можно изменять независимо от других частей рисунка. Это удобно, когда важны чёткие контуры и возможность менять размер изображения.

Графический примитив — простейший объект изображения, например линия, окружность или многоугольник. Примитивы служат строительными элементами рисунка: сочетая их, получают более сложные изображения. Отдельный примитив можно переместить, изменить или удалить, не перестраивая всё изображение. Так особенно удобно работать с векторными рисунками.

Как это устроено

Растровое изображение формируется сеткой пикселей, потому что компьютер представляет его как упорядоченный набор точек. Для каждой точки записывается цвет, а при отображении экран окрашивает соответствующие участки. Если увеличить картинку, число исходных пикселей не меняется, а каждый занимает больше места на экране. Поэтому точки становятся различимыми, а контуры могут выглядеть ступенчатыми.

Размер растра в пикселях определяет его разрешение по ширине и высоте: например, запись 800 × 600 означает 800 точек в каждом ряду и 600 рядов. Большее число пикселей позволяет передать больше мелких деталей, если изображение подготовлено с достаточным качеством. Но для хранения цвета каждой точки нужны данные, поэтому увеличение разрешения обычно повышает объём файла. На итоговый размер также влияют глубина цвета и сжатие.

Векторное изображение строится из объектов с заданными параметрами, потому что программа хранит описание фигур, а не цвет каждой точки. Для линии могут быть заданы координаты концов и толщина, а для окружности — координаты центра и радиус. При изменении масштаба программа пересчитывает положение и размеры объектов, после чего заново отображает их. Поэтому чёткие контуры обычно сохраняются даже при сильном увеличении.

Растровую и векторную графику выбирают с учётом задачи, поскольку разные способы представления лучше передают разные изображения. Фотография содержит множество тонких цветовых переходов, поэтому её удобно хранить как растр. Схема или чертёж состоит из чётких линий и фигур, которые важно перемещать и масштабировать, поэтому для них часто подходит вектор. Выбор формата зависит также от того, где изображение будут показывать или печатать.

Графический редактор позволяет создавать и изменять изображения, но доступные действия зависят от того, с чем работает программа. В растровом редакторе пользователь меняет пиксели: например, закрашивает участок или корректирует цвет. В векторном редакторе он выбирает объекты и меняет их параметры, не затрагивая остальные фигуры. Поэтому перед редактированием полезно выяснить, представлен ли рисунок точками или отдельными объектами.

Сравнение растровой и векторной графики

Чтобы выбрать вид графики, сначала определите, какие свойства изображения важнее: передача фотографических деталей или гибкое изменение отдельных фигур. Затем оцените, понадобится ли менять масштаб и насколько сложна картинка. Таблица помогает сравнить особенности, но объём файла в обоих случаях зависит от конкретного изображения.

Разбор задач

Задача 1

На рисунке размером 800 × 600 пикселей определите общее число пикселей. Размеры заданы в точках по горизонтали и вертикали. Чтобы найти число точек всей сетки, нужно учесть каждый столбец и каждый ряд.

1. Запишем ширину: 800 пикселей.
2. Запишем высоту: 600 пикселей.
3. Перемножим эти значения: 800 × 600 = 480 000.

Ответ: изображение содержит 480 000 пикселей. Это число показывает количество точек, а не объём файла в байтах. Для определения объёма нужны сведения о кодировании цвета и сжатии.

Задача 2

Нужно подготовить фотографию для публикации и логотип, который будут печатать в разных размерах. Требуется выбрать вид графики для каждого изображения. Сначала учитываем характер картинки, затем — требования к изменению её масштаба.

1. Фотография передаёт множество цветовых переходов и деталей, поэтому выбираем растровый формат.
2. Логотип должен сохранять чёткие границы при печати в разных размерах, поэтому выбираем векторный формат.
3. Проверяем результат: фотография выглядит естественно, а логотип можно увеличивать без типичных для растра заметных пикселей.

Ответ: фотографию удобно подготовить как растровое изображение, а логотип — как векторное. Если логотип дан только в виде маленькой картинки, его может потребоваться перерисовать или трассировать. При этом качество преобразования нужно проверить отдельно.

Задача 3

Векторный рисунок содержит окружность и прямоугольник. Нужно переместить окружность, не меняя остальные объекты. Поскольку рисунок состоит из отдельных объектов, достаточно выбрать нужную фигуру и изменить её параметры.

1. Выделяем окружность, проверяя, что прямоугольник не выбран вместе с ней.
2. Меняем координаты центра окружности либо перетаскиваем её в нужное место инструментом перемещения.
3. Не изменяем координаты прямоугольника, радиус окружности и другие параметры, если они не нужны для задачи.
4. Проверяем, что окружность оказалась в новом месте, а прямоугольник сохранил прежнее положение и вид.

Ответ: нужно изменить только координаты окружности. Векторный редактор позволяет работать с выбранным объектом отдельно от остальных. Если после перемещения изменился прямоугольник, значит, были выделены оба объекта или рисунок был сгруппирован.

Типичные ошибки

Ошибка — считать пиксель отдельным векторным объектом. Так думают, потому что и пиксели, и фигуры могут выглядеть как элементы изображения. Однако пиксель является точкой растровой сетки, а векторный рисунок описывается объектами с параметрами. Для самопроверки спросите, хранится ли цвет каждой точки или описание линии и фигур.

Ошибка — ожидать, что любое изображение останется чётким при увеличении. Её допускают, потому что экран способен показывать картинку в разных масштабах. Но увеличение не добавляет исходному растру деталей, и пиксели могут стать заметными; векторные объекты обычно пересчитываются. Проверьте себя: если контуры при увеличении распадаются на точки, перед вами растр.

Ошибка — путать размеры изображения в пикселях с физическим размером отпечатка. Числа вроде 800 × 600 описывают количество точек, а не сантиметры на бумаге. Размер печати зависит также от плотности размещения пикселей, поэтому одного разрешения недостаточно. Для проверки уточните, задана ли плотность печати и в каких единицах выражен размер.

Ошибка — считать, что векторный файл всегда занимает меньше места. Это предположение возникает из-за того, что вектор хранит описание объектов, а не цвет каждого пикселя. Однако сложный рисунок может содержать множество подробных объектов, и его файл окажется большим. Сравнивать нужно конкретные файлы, учитывая разрешение растра, сложность вектора и применённое сжатие.

Связь с другими темами

Для понимания компьютерной графики полезно знать, как компьютер хранит данные и кодирует цвета. Эти знания объясняют, почему растровому изображению нужны сведения о цвете каждого пикселя. Также пригодятся координаты на плоскости: с их помощью описывают положение векторных объектов. Чем увереннее вы работаете с координатами, тем проще менять расположение фигур.

Тема пригодится при работе с графическими редакторами и подготовке изображений для экрана или печати. Знание различий между растром и вектором помогает выбрать подходящий способ создания картинки и избежать потери чёткости. Эти представления используются и при изучении мультимедийных технологий, где изображения объединяются с текстом, звуком и видео. Они помогают осознанно выбирать формат под задачу.

Что запомнить

• Растровое изображение состоит из пикселей.
• Векторное изображение состоит из графических объектов.
• Растр подходит для передачи фотографических деталей.
• Векторные объекты удобно изменять и масштабировать.
• Увеличение растра может привести к потере чёткости.
• Выбор вида графики зависит от назначения изображения.