Классификация цифровых изображений

По типу представления информации и алгоритмам обработки цифровых данныхразличают двумерную и трехмерную графику. Двумерная компьютерная графика, в свою очередь, делится на растровую, векторную и фрактальную.

Растровая графикапостроена на принципах формирования изображения из отдельных точек.

1. Основой растрового изображения является прямоугольная матрица, каждая ячейка которой представлена цветным единичным элементом квадратной формы.

2. Сетка матрицы называется растровой картой, а единичный элемент сетки – пикселем. Пиксели подобны зернам фотографии, при значительном увеличении они становятся заметными. Избыточное увеличение приводит к возникновению «лестничного эффекта» – последовательности наложенных друг на друга прямоугольных пикселей.

3. Растровые изображения получают чаще всего с помощью сканеров, цифровых фото- и видеокамер. Растровые изображения можно получить также в ручном режиме, используя программы растровой графики.

4. С помощью растровой графики можно отразить и передать все тонкости реального изображения. Растровое изображение ближе к фотографии, поскольку позволяет более точно воспроизводить изображение объекта.

5. Основные недостатки растровой графики – большие массивы данных и рост зерна с увеличением изображения.

Векторная графикапринципиально отличается от растровой графики, поскольку основана на других принципах.

1. Основным неделимым элементом векторного изображения является линия, которой назначают определенные атрибуты (свойства), например, кривизна, толщина, цвет.

2. Объекты векторной графики строятся из множества линий, положение которых задаются с помощью математических формул. Перед выводом на экран векторного изображения программа производит вычисления координат объектов, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой.

3. Векторные изображения чаще всего получают в ручном режиме и используют преимущественно в оформительских работах, а также в конструкторской и научной деятельности.

4. Векторная графика отличается сравнительно малыми массивами данных. В отличие от растрового увеличение векторного изображения не приводит к потере его качества.

5. Основные недостатки векторной графики выражаются в высокой трудоемкости создания реалистичных изображений и необходимости преобразования в растровую форму перед выводом изображения на печать.

Фрактальная графика как и векторная, основана на математических вычислениях.

1. Основным базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, при этом в памяти компьютера графические объекты не хранятся и само изображение строится исключительно по формулам.

2. Процесс построения изображения заключается в автоматической генерации графических объектов путем математических расчетов.

3. Математический подход обеспечивает малые массивы графических данных и высокую скорость передачи по сетям.

4. С помощью фрактальной графики можно строить простейшие регулярные структуры и сложные иллюстрации, например, трехмерные объекты или природные ландшафты. На основе фрактальной графики удобно создавать компьютерные игры.

5. Основные недостатки выражаются в высокой трудоемкости создания изображения и необходимости использования квалифицированного труда программистов.

Трёхмерная компьютерная графика или 3D-графикаоперирует с объектами в трехмерном пространстве.

1. Все объекты 3D-графики формируют в объемном виде, а результаты представляют в виде проекции – плоской картины.

2. Объемная форма обеспечивается представлением объекта из набора поверхностей или плоских частиц. Минимально возможную поверхность называют полигоном. Обычно в качестве полигона используют треугольники, каждый из которых имеет три координаты вершин.

3. Для визуального преобразованиями в 3D-графике используют матрицы, которые бывают трех видов:· матрица поворота, матрица сдвига, матрица масштабирования. С математической точки зрения преобразование выражается в умножении координат треугольника на соответствующую матрицу. Матричное преобразование всех полигонов объекта приводит к повороту, сдвигу или изменению масштаба всего объекта.

4. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в компьютерных играх, кино и телевидении. Основным недостатком является высокая сложность программ 3D-графики и необходимость профессионального обучения для работы с этими программами.