Перші обчислювальні машини не мали окремих засобів для роботи з графікою, проте вже використовувалися для отримання і обробки зображень. Програмуючи пам'ять перших електронних машин, побудовану на основі матриці ламп, можна було отримувати узори.
В 1961 році програміст С. Рассел очолив проект по створенню першої комп'ютерної гри з графікою. Створення гри «Spacewar» («Космічні війни») зайняло близько 200 людино-годин. Гра була створена на машині PDP-1.
В 1963 році американський учений Айвен Сазерленд створив програмно-апаратний комплекс Sketchpad, який дозволяв малювати крапки, лінії і кола на трубці цифровим пером. Підтримувалися базові дії з примітивами: переміщення, копіювання і ін По суті, це був перший векторний редактор, реалізований на комп'ютері. Також програму можна назвати першим графічним інтерфейсом, причому вона була такою ще до появи самого терміну.
У середині 1960-х рр. з'явилися розробки в промислових додатках комп'ютерної графіки. Так, під керівництвом Т. Мофетта і Н. Тейлора фірма Itek розробила цифрову електронну креслярську машину. У 1964 році General Motors представила систему автоматизованого проектування DAC-1, розроблену спільно з IBM.
У 1968 році групою під керівництвом Н. Н. Константинова була створена комп'ютерна математична модель руху кішки. Машина БЕСМ-4, виконуючи написану програму розв'язання диференціальних рівнянь, малювала мультфільм «Кішечка», який для свого часу був проривом. Для візуалізації використовувався алфавітно-цифровий принтер.
Істотний прогрес комп'ютерна графіка зазнала з появою можливості запам'ятовувати зображення і виводити їх на комп'ютерному дисплеї, електронно-променевій трубці.
Source(s): Сучасна комп'ютерна графіка
Завдання комп'ютерної графіки:
Комп'ютерна графіка має справу з зображеннями. Її основне призначення візуалізація побудова зображення графічного об'єкта за його описом (прикладної моделі). Іншими видами обробки графічної інформації є перетворення зображень і розпізнавання зображень.
У залежності від області застосування до візуалізації пред'являються різні вимоги: швидкість побудови, якість зображення, реалістичність, естетичні характеристики, достовірність та інші, які повинні враховуватися графічною програмою .
Зображення будується на основі прикладної моделі, що є внутрішнім (програмним) поданням графічного об'єкта, що задається в просторі тієї чи іншої розмірності. Для його кращого розгляду виробляються видові перетворення об'єкта, що дозволяють дивитися на нього з необхідної точки зору.
Зазвичай об'єкт задається в тривимірному просторі, а його двомірне зображення. Для переходу від тривимірного простору до двовимірному зображенні використовуються проекції. Екранні зображення, як правило, є проекціями об'єктів.
Комп'ютерна графіка існує вже тривалий час, за який було створено велику кількість різноманітних графічних програм.
Основні поняття комп'ютерної графіки:
Збільшений ділянку растрового зображення: зліва — окремі пікселі, отримані розмноженням вихідних при масштабуванні, праворуч — те ж, але з бикубической інтерполяцією.
1. Пікселі, дозвіл, розмір зображення.
Зображення на екрані складається з маленьких клітинок. Кожна з них може мати певний колір. Така комірка отримала назву пікселів (pixel). Сукупність пікселів складає матрицю і утворює зображення на екрані. В залежності від моделі монітора параметри матриці в пікселях можуть змінюватися: 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200...
Величина матриці не впливає на фізичний розмір екрану і не залежить від нього. Чим більше матриця на одному і тому ж екрані, тим розмір комірки менше, а, стало бути, якість зображення краще.
Слід чітко розрізняти:
дозвіл екрану
дозвіл друкуючого пристрою
роздільна здатність зображення .
Всі ці поняття відносяться до різних об'єктів. Один з одним ці види дозволу ніяк не пов'язані, поки не буде потрібно дізнатися, який фізичний розмір буде мати картинка на екрані монітора, відбиток на папері або файл на жорсткому диску.
Роздільна здатність екрана - це властивість комп'ютерної системи (залежить від монітора і відеокарти) і операційної системи (залежить від налаштувань Windows). Дозвіл екрану вимірюється в пікселях і визначає розмір зображення, що може поміститися на екрані цілком.
Роздільна здатність принтера - це властивість принтера, що виражає кількість окремих крапок, які можуть бути надруковані на ділянці одиничної довжини. Воно вимірюється в одиницях dpi (крапки на дюйм) і визначає розмір зображення при заданому якості або, навпаки, якість зображення при заданому розмірі.
Роздільна здатність зображення - це властивість самого зображення. Воно теж вимірюється у точках на дюйм і задається при створенні зображення в графічному редакторі або за допомогою сканера. Значення дозволу зображення зберігається у файлі зображення і нерозривно пов'язана з іншою властивістю зображення - його фізичним розміром.
Фізичний розмір зображення може вимірятися як в пікселях, так і в одиницях довжини (міліметрах, сантиметрах, дюймах). Він задається при створенні зображення і зберігається разом з файлом.
Якщо зображення готують для демонстрації на екрані, то його ширину і висоту задають в пікселях, щоб знати, яку частину екрану воно займає.
Якщо зображення готують для друку, то його розмір визначають в одиницях довжини, щоб знати, яку частину аркуша паперу воно займе.
2. Типи зображень.
Зображення характеризується максимальною кількістю кольорів, які можуть бути в ньому використані, тобто мати різну глибину кольору. Існують типи зображень із різною глибиною кольору - чорно-білі штрихові, у відтінках сірого, з індексованим кольором, повнокольорові.
Деякі типи зображень мають однакову глибину кольору, але розрізняються по колірній моделі. Тип зображення визначається при створенні документа .
Чорно-білі штрихові зображення
На кожен піксель такого зображення відводиться один біт інформації. Одним бітом кодуються два стани, в даному випадку це два кольори: чорний і білий. Цей тип зображення називається Bitmap (Бітова). Глибина кольору такого зображення - один біт.
Конвертування тонального зображення в штрихове - творчий процес, пов'язаний зі змістом, змістом і красою зображення. Це справа художника, доручати його комп'ютера марно. Хоча і така робота частково автоматизована.
Напівтонові зображення
Піксель напівтонового зображення (grayscale) кодується 8 бітами (8 біт становлять 1 байт). Глибина кольору зображення даного типу становить, таким чином, вісім біт, а кожен піксел може приймати 256 різних значень. Значення, що приймаються пікселями, називаються сірою шкалою.Сіра шкала має 256 градацій сірого кольору, кожна з яких характеризується значенням яскравості в діапазоні від 0 (чорний) до 255 (білий). Цього цілком достатньо, щоб правильно відобразити чорно-біле зображення чорно-біле, наприклад, чорно-білу фотографію.
- В Photoshop 4.0 з'явилася підтримка зображень з 16-бітними каналами, що дозволяють
- збільшити кількість переданих кольорів або відтінків сірого.
- Так, у режимі з 16-бітними каналами півтонове зображення може містити не 256, а 65 536 відтінків сірого.
- З іншого боку, розмір файлу з 16-бітними каналами в два рази більше, ніж з традиційними, 8-бітними.
- Розмір файлу і місце в оперативній пам'яті - дорога плата за глибину кольору.
Будь-яке зображення можна перетворити в чорно-біле. Якщо вихідний матеріал, наприклад, кольорова фотографія, то вона стане чорно-білою.
Індексовані кольори
Перші кольорові монітори працювали з обмеженою колірною гамою: спочатку на 16, згодом 256 кольорів. Вони кодувалися 4 бітами (16 кольорів) або 8 біт (256 кольорів). Такі кольори називаються індексованими (indexed color). Зрозуміло, 16 (і навіть 256) квітами неможливо переконливо передати кольорову гаму фотозображень. Застосування індексованих кольорів знизилося з поширенням високоякісних моніторів, однак з ними працюють до цих пір, наприклад, Web-майстра. Крім того, обмеження кількості кольорів можна використовувати для отримання цікавих ефектів.
Індексовані кольори кодуються зазвичай чотирма або вісьмома бітами у вигляді так званих колірних таблиць. Глибина індексованого кольору може становити 2-8 біт. Наприклад, графічна середовище Windows 95 підтримує кольорову таблицю з восьми біт на піксель, вона називається системній панелі (system palette). У цій таблиці кольори вже визначені, як крейда в коробці пастелі, і вам залишається тільки використовувати те, що є в коробці, тобто в таблиці.
Повнокольорові зображення
До повнокольоровим (true color) відносяться типи зображень з глибиною кольору 24 біт, тобто кожен піксель такого зображення кодується як 24 біти, що дає можливість відобразити не менш 16,7 мільйона відтінків. Тому іноді повнокольорові типи зображення називають True Color (правдивий колір). Бітовий об'єм кожного піксела розподіляється по колірних складових: кожен колір кодується 8 бітами. Колірні складові у програмі організуються у вигляді каналів, поєднане відображення каналів визначає колір зображення.
Повнокольорові зображення є багатоканальними. До зображень цього класу відносяться RGB, CMYK, L*a*b та інші. Вони відрізняються за глибиною кольорів і способом математичного опису кольорів, тобто по колірній моделі.
