"Информатика (в 2-х частях)", Горячев А.В., Макарина Л.А., Паволоцкий А.В., Платонова Н.С.
Компьютерная графика — это создание, хранение и обработка изображений с помощью компьютера. Она нужна, чтобы готовить фотографии, схемы, рисунки, логотипы и другие изображения для учёбы, работы и общения. Растровая картинка складывается из цветных точек — пикселей, а векторная описывается геометрическими объектами и их параметрами. Поэтому при увеличении растр может стать нечётким, а вектор обычно сохраняет гладкость контуров. Способ представления выбирают с учётом вида изображения и того, как его будут использовать.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Компьютерная графика — создание, хранение и обработка изображений с помощью компьютера. Она применяется в фотографии, дизайне, обучении, медицине, создании схем и мультфильмов. Это понятие помогает объединить разные способы работы с изображениями на компьютере.
Растровое изображение — картинка, составленная из сетки отдельных точек. Эти точки расположены рядами и столбцами, как клетки на листе, и вместе образуют целое изображение. Такое представление удобно, когда нужно передать множество мелких деталей и оттенков.
Пиксель — минимальный элемент растрового изображения, имеющий определённый цвет. Слово образовано от английских слов picture element — «элемент изображения». Если рассматривать картинку очень близко, она выглядит как набор таких цветных точек.
Векторное изображение — картинка, составленная из геометрических объектов, заданных математически. Программа хранит описание линий, фигур и их свойств, например цвета и толщины контура. Такое описание позволяет строить изображение заново при разных размерах.
Растровая картинка получается, когда изображение разбивают на множество маленьких точек и каждой назначают цвет. Вместе пиксели передают детали фотографии: светлые и тёмные участки, контуры и оттенки. При обычном просмотре глаз соединяет их в цельную картину, потому что точки достаточно малы. Если сильно увеличить изображение, площадь каждого пикселя на экране возрастёт и отдельные точки станут различимы.
Векторное изображение строится из линий, фигур и других геометрических объектов. Для каждого элемента компьютер хранит описание: например, координаты концов линии, размеры прямоугольника, форму кривой и цвет. По этим параметрам программа рассчитывает, где нарисовать объект. Поэтому картинка не хранится как неизменная сетка цветных точек, а может быть построена заново при отображении.
При увеличении растрового изображения программе приходится растягивать уже имеющиеся пиксели или добавлять новые, оценивая их цвет. Новых подробностей при этом не появляется, поэтому контуры могут выглядеть ступенчатыми, а картинка — размытой. Векторные объекты, напротив, пересчитываются для нового размера, и их линии обычно остаются гладкими. Это не означает, что вектор всегда выглядит лучше: результат зависит от того, подходит ли такой способ для содержания изображения.
Фотография состоит из множества плавных переходов цвета, теней и мелких деталей. Чтобы описать их геометрическими фигурами, пришлось бы задать очень много сложных объектов, поэтому фотографию обычно удобнее хранить как растр. У схем и логотипов часто есть простые линии, фигуры и чёткие контуры, которые можно описать компактным набором объектов. Если такой рисунок понадобится увеличить, векторное представление поможет сохранить гладкость.
Компьютерные изображения можно не только показывать на экране: их создают, редактируют, хранят и используют в разных областях. Например, ученик может сделать схему для проекта, а дизайнер — подготовить логотип для сайта и печати. В редакторе можно менять цвета и формы, а сохранённый файл открывать позже или передавать другим. Для подходящей работы выбирают представление, которое соответствует самому изображению и его дальнейшему использованию.
| Свойство | Растровое изображение | Векторное изображение |
|---|---|---|
| Из чего состоит | Из сетки пикселей | Из геометрических объектов |
| Как задаются элементы изображения | Каждому пикселю задаётся цвет | Объектам задаются форма, положение и другие параметры |
| Что происходит при увеличении | Могут стать заметны пиксели, чёткость снижается | Объекты пересчитываются, контуры обычно остаются гладкими |
| Для каких изображений подходит | Для фотографий и картинок с множеством оттенков | Для схем, логотипов и рисунков с чёткими контурами |
| Примеры | Цифровая фотография | Схема метро, простой логотип |
Сначала определите, из каких элементов состоит изображение: из множества цветовых деталей или из чётких форм и линий. Затем учтите, придётся ли часто менять его размер. Таблица показывает типичные случаи, но конкретный выбор зависит от изображения и задачи.
Задача 1. Нужно определить, какое изображение вероятнее всего хранится в растровом формате, а какое — в векторном: фотография или схема. Сравним их устройство, а не только названия файлов. Фотография передаёт множество оттенков и мелких деталей, а схема чаще состоит из линий и простых фигур.
Ответ: фотография, скорее всего, растровая, а схема — векторная. Это типичное решение, а не правило без исключений: изображение можно сохранить и другим способом.
Задача 2. Ученик увеличил маленькую фотографию, и на ней стали заметны квадратики. Нужно объяснить, почему это произошло. Не будем считать квадратики новыми фигурами на фотографии: сначала вспомним, из чего состоит растр. Затем свяжем увеличение с размером его элементов.
Ответ: квадратики — это ставшие заметными пиксели. Увеличение показывает имеющиеся точки крупнее, но не добавляет фотографии новых деталей.
Задача 3. Логотип нужно много раз менять по размеру для экрана и печати, не теряя гладкости контуров. Выберем подходящий способ представления и обоснуем его. Здесь решающим условием служит не количество цветов, а необходимость часто масштабировать изображение.
Ответ: логотип лучше представить векторно. Это поможет использовать его в разных размерах на экране и в печати без характерного для увеличенного растра эффекта видимых пикселей.
Ошибка: считать пиксель маленьким геометрическим объектом. Пиксель — не нарисованная фигурка, а отдельная точка растрового изображения с заданным цветом. Путаница возникает потому, что увеличенный пиксель может выглядеть как квадратик. Проверьте себя: если элемент описан только цветом в сетке, это пиксель, а не геометрическая фигура.
Ошибка: думать, что увеличение любого изображения обязательно улучшает его качество. Растр при увеличении может потерять чёткость, потому что имеющиеся пиксели становятся крупнее, а новые детали не возникают сами собой. Такое заблуждение появляется, если считать, что увеличение просто добавляет подробности. Проверьте себя, вспомнив, видны ли при сильном увеличении отдельные точки или ступенчатые края.
Ошибка: считать, что векторное изображение состоит из сетки пикселей. На самом деле его элементы задаются как геометрические объекты и их параметры, например форма и положение. Пиксели появляются при отображении картинки на экране, и из-за этого два способа легко перепутать. Для проверки спросите себя: хранится ли описание отдельных цветных точек или описание линий и фигур?
Ошибка: выбирать формат только по размеру файла. Размер не показывает, насколько удобно будет редактировать изображение и менять его масштаб. Эта ошибка возникает, когда сравнивают только объём хранения, не учитывая содержание картинки. Проверьте выбор: для фотографии важны оттенки и детали, а для часто масштабируемого логотипа — чёткие контуры.
До изучения компьютерной графики полезно знать, что компьютер хранит информацию в цифровом виде. Изображение тоже можно представить как набор данных: в растре это сведения о цвете пикселей, а в векторной графике — описание объектов и их параметров. Эта связь помогает понять, почему компьютер может сохранить картинку и затем показать её на экране.
Различие растра и вектора пригодится при изучении графических редакторов, форматов файлов и обработки изображений. Оно помогает выбрать программу и подходящий способ хранения под задачу. Например, для фотографии и логотипа могут потребоваться разные инструменты, потому что устроены эти изображения по-разному.
Что такое компьютерная графика?
Это создание, хранение и обработка изображений с помощью компьютера. Компьютерная графика применяется, например, в фотографии, дизайне, обучении и создании схем.
Чем пиксель отличается от геометрического объекта?
Пиксель — это отдельная точка растрового изображения, которой задан цвет. Геометрический объект, например линия или окружность, задаётся формой и параметрами, а не готовым набором цветных точек.
Почему при увеличении фотографии становятся заметны квадратики?
Фотография в растровом виде состоит из пикселей. При увеличении точки растягиваются и занимают больше места, поэтому становятся заметны их границы, похожие на квадратики.
Какое изображение лучше представить векторно — фотографию или логотип?
Обычно векторно представляют логотип: его часто меняют по размеру, а контуры должны оставаться гладкими. Фотография содержит множество мелких цветовых переходов, поэтому её удобнее хранить как растр.
Всегда ли векторное изображение занимает меньше места, чем растровое?
Нет, это зависит от сложности изображения и его содержимого. Простая схема может компактно описываться геометрическими объектами, а сложный рисунок с большим количеством деталей может потребовать много данных.
§ 1. Основные понятия компьютерной графики
