Компьютерная графика - это область деятельности, в которой компьютер используется в качестве инструмента для синтеза изображений, обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Это раздел информатики, который занимается проблемами получения различных изображений с помощью ЭВМ.
В компьютерной графике рассматриваются следующие задачи:
- Представления изображения
- Подготовка изображения к визуализации
- Создание изображения
- Осуществление действий с изображением
Под графической информацией понимают модели объектов и их изображения. В случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов говорят о интерактивной компьютерной графике. При обработке информации принято выделять три основных направления:
- Распознавание образов
- Обработка изображений
- Машинная графика
Основная задача распознавания образов состоит в преобразовании уже имеющегося изображения на формально понятный язык символов.
Распознавание образов - совокупность методов, позволяющих получить описание изображения поданного на вход, либо отнести данное изображение к некоторому классу
Обработка изображений рассматривает задачи, в которых входные и выходные данные являются изображениями. Например передача изображения с устранием шумов и сжатием данных, переход от одного вида изображения к другому, например от цветного к ЧБ. Задачей обработки изображений может быть как улучшение в зависимости от определённого критерия, реставрация, восстановление, так и специальные преобразование координально меняющее изображения.
Цифровые преобразования по цели преобразования можно разделить на два типа:
- Реставрация, то есть компенсирование имеющегося искажения, например плохие условия фотосъёмки
- Улучшение изображения это искажение с целью улучшения визуального восприятия или форму, удобную для дальнейшей обработки.
- Машинная графика воспроизводит изображения в случае, когда исходной является информация не из изобразительной природы. Например визуализация эксперементальных данных в виде графиков, вывод информации на экране компьютерных игр, синтез сцен на тренажёрах.
Компьютерная графика сформировалась как наука об аппаратном и программном обеспечении для разнообразных изображений: от простых чертежей до реалистичных образов ествественных объектов. Компьютерная используется почти во всхе научных и инженерных дисциплинах для наглядности и воспринятия, а также передачи информаци
Растровое изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой. Основой растрового представления является пиксель (точка, с указанием её цвета) Изображение преставляется в виде большого количества точек. Чем их больше, тем визуальнее качественее изображение и больше размер файла. То есть одна и та же картинка может быть представлена с лучшим или худшем качеством, в соответствии с количеством точек на единицу длины. Это называется разрешением. Обычно DPI это количество точек на дюйм. PPI - пикселей на дюйм.
Цифровое изображение это совокупность пикселей. Каждый пиксель характеризуется координатами X, Y и яркостью для ЧБ. Так как пискели имеют дискретный характер, то их координаты это дискретные величины, обычные целые и рациональные числа. В случае цветного изображения каждый пиксель характеризуется координатами X, Y и тремя цвета. Комбинируя три цвета можно получить большое количество различных оттенков.
В случае если, хотя бы одна из характеристик изображения не является числом, то изображение относится к виду аналоговых. Например, фотографии и голограммы. Для работы с такими изображениями существуют специальные методы, в частности оптические преобразования.
Цвет любого пикселя запоминается с помощью комбинации битов. Чем больше битов используется, тем выше цветовое разрешение изображение. Под градацию яркости обычно отводиться 1 байт. 0 - чёрный. 255 - белый. В случае цветного изображения отводиться по байту для каждого цвета на градации яркостей всех трёх цветов. Возможно кодированние и другим количеством бит, но человеческий глаз способен разилчать только 8 бит градаций на каждый цвет. Хотя специальная аппаратура может потребовать более точную передачу цветов.
В цветовых палитрах каждый пикесль описан кодом, поддерживается связь этого кода с таблицей цветов, состоящей из 256 ячеек. разрядной каждой ячейки 24 разряда. На выходе каждой ячейки по 8 разрядов для красного, синего и зелёного цветов. Цветовое пространство, образуемое интенсивностями красного, синего, зелёного представляют