Характеристика растрових зображень

ЗМІСТ
Введення…………………………………………………………………………3
Глава 1. Характеристика видів графіки................................................................4
§1.1.Растрова графіка……………………………………………………..4
§1.2.Векторна графіка…………………………………………………….10
§1.3.Фрактальна графіка…………………………………………………15
Висновок…………………………………………………………………………21
Список використаної літератури……………………………………………….

Введення
Представлення даних на моніторі компютера в графічному вигляді вперше було реалізовано в середині 50 -х років для великих ЕОМ , що застосовувалися в наукових і військових дослідженнях . З тих пір графічний спосіб відображення даних став невідємною приналежністю переважної числа компютерних систем , особливо персональних . Графічний інтерфейс користувача сьогодні є стандартом "де - факто" для програмного забезпечення різних класів , починаючи з операційних систем .
Існує спеціальна область інформатики , що вивчає методи і засоби створення і обробки зображень за допомогою програмно - апаратних обчислювальних комплексів , - компютерна графіка. Вона охоплює всі види і форми представлення зображень , доступних для сприйняття людиною або на екрані монітора , або у вигляді копії на зовнішньому носії (папір , кіноплівка , тканина і інше). Без компютерної графіки неможливо уявити собі не тільки компютерний , але і звичайний, цілком матеріальний світ. Візуалізація даних знаходить застосування в самих різних сферах людської діяльності. Для прикладу назвемо медицину (компютерна томографія) , наукові дослідження ( візуалізація будови речовини , векторних полів і інших даних) , моделювання тканин і одягу, дослідно - конструкторські розробки.
Залежно від способу формування зображень компютерну графіку прийнято поділяти на растрову , векторну і фрактальну.


 
Характеристика растрової графіки

Растрове зображення - зображення, яке представляє собою сітку, зазвичай прямокутна, пікселів відображених на моніторі, папері та других відображаючих пристроях і матеріалах.
Характеристиками реєстрового зображення є :
Кількість пікселів - зазвичай вказують кількість пікселів по ширині і висоті ( наприклад, 1024 × 768, 1920 × 1080 )
Кількість використовуваних кольорів або глибина кольору ( обсяги памяті в бітах , що використовують для одного пікселя ) ;
Колірній простір - RGB , CMYK , XYZ , YCbCr та інші ;
Роздільна здатність - довідкова величина , яка вказує на рекомендований розмір зображення .
ПЕРЕВАГА
Растровий графіка дозволяє створювати практично будь яке зображення, незалежності від складності , на відміну від векторної , де неможливо точно передати ефект переходу від одного кольору до іншого без втрати у розмірі файлу.
Поширеність - растрова графіка використовується зараз практично скрізь: від маленьких значків до плакатів.
Висока швидкість обробки складних зображень, якщо не потрібно масштабування .
Растрового представлення зображення природньою для більшості пристроїв виведення графічної інформації (за винятком векторних пристроїв виводу), таких як монітори , матричні та струменеві принтери , цифрові фотоапарати, сканери , а також стільникові телефони.
Простота автоматизованого вводу збережений, фотографій, слайдів, рисунків за допомогою сканерів, відеокамер, цифрових фотоапаратів
Можна отримувати різні ефекти, такі як туман, розмитість, тонко регулювати кольори , створювати глибино предметів .

НЕДОЛІКИ

Великий розмір файлів у простих збережений . Тому, що розмір файлу є пропорційнім до площі зображення, роздільності и типом зображення, І, Переважно , при хорошій якості є великим.
Неможливість ідеального масштабування . Растровий зображення має визначення роздільність и глибино представлення кольорів . ці параметрами можна змінювати позбав у визначених межах І, як правило , із втрати якості.
Неможливість виведення на друк на векторній графічний пристрій.
Складність управління окремих фрагментами зображення .
Через ці недоліки для зберігання простих малюнків рекомендуються замість, растрової графіки використовувати векторну графіку .
Графічні формати
Растрові зображення зазвичай зберігаються в стислому вигляді. Залежних від типу стиснення може буті можливо або неможливо відповіді зображення в точності таким, Яким воно було до стиснення ( стиснення без втрати або стиснення з втрати відповідно) . Так само в графічному файлі може зберігатися додаткова інформація : про автора файлу, фотокамері и його налаштування , кількості точок на дюйм при друку та ін.
Стиснення без втрати
Використовує алгоритми стиснення , засновані на зменшенні надмірності інформації .
BMP або Windows Bitmap - зазвичай використовується без стиснення , хоча можливо використання алгоритму RLE .
GIF ( Graphics Interchange Format ) - застаріваючій формат , что підтримує НЕ більше 256 кольорів одночасно . Усе ще Популярний через підтримує анімації , яка відсутня в чистому PNG , хоча ПЗ поступово починає підтримувати формат APNG .
PCX - застарілій формат , что дозволялося добро стискати прості зображення. PNG ( Portable Network Graphics ).


Стиснення з втратами
Засноване на відкидання частини інформації, яка найменша сприймається оком.
JPEG Дуже широко використовуваній формат збережений. стиснення засноване на усередненні кольору сусідніх пікселів (інформація про яскравість при цьому не усереднюється) i відкиданні високочастотні складових в просторово спектрі фрагмента зображення. При детальному розгляді сильно стисненого зображення помітно розмиття меж і характерний муар поблизу них.


Характеристика растрових зображень

Растрові зображення формується з сукупності крихітних елементів, званих пікселями. Піксель є основним цеглинкою растрових зображень і це одиниця прийнята в компютерній графіці, подібно до того, як метр, кілограм і літр прийняті для вимірювань в повсякденному житті.

Кількість пікселів в зображенні визначає його роздільну здатність. Пікселі часто називають точками, тоді роздільна здатність вимірюється в dpi (dot per inch), тобто в кількості точок на дюйм.

У компютерній літературі існує плутанина в термінах і деякі з авторів дозвіл моніторів вимірюють у dpi (dot per inch), сканерів в ppi (pixel per inch) - піксель на дюйм, а принтерів в lpi (line per inch) - ліній на дюйм.

Якщо вдуматися, то стає очевидним, що чим вище роздільна здатність, тим більша кількість пікселів містить зображення і тим більшою кількістю деталей (тобто - якістю) таке зображення характеризується. З іншого боку, більш висока роздільна здатність зображення прямо повязано з великим розміром файлу такого зображення. Тому установка величини роздільної здатності залежить від цілей і завдань компютерного художника і для конкретної роботи буде різною. Наприклад, веб-дизайнери зазвичай працюють з зображеннями 72-96 dpi, у той час як поліграфісти воліють дозволу зображень від 300 dpi і вище.





Глибина кольору

У чорно-білих зображеннях рівні яскравості представляються у вигляді відтінків сірого кольору, а в кольорових зображеннях ці рівні проявляються у вигляді різних колірних тонів. При цьому очевидно, що чорно-біла фотографія сприймається як менш якісна порівняно з кольровою фотографією. Інакше кажучи, чим більше відтінків кольору в зображенні, тим вище його колірна роздільна здатність, звана глибиною кольору, і тим більше число рівнів яскравості (кольорів) міститиме файл такого зображення.

Глибина кольору характеризує число відтворюваних градацій яскравості пікселя в чорно-білих зображеннях і кількість відображуваних кольорів у кольоровому зображенні.

З точки зору колірної глибини растрові зображення можна розбити на кілька типів:

Для монохромного чорно-білого (Black and White) зображення використовуються тільки два типи осередків: чорні і білі. Тому для запамятовування кожного пікселя потрібно тільки 1 біт памяті компютера. Такі зображення часто називаються 1-бітовими зображеннями. Відповідно, їх колірна роздільна здатність буде дорівнює 1 біт / піксель.

В іншому типі растрових зображень, званому відтінки сірого (Grayscale), на кожен піксель виділяється до 8 біт інформації. Це дозволяє оперувати з комбінацією з 256 градацій яскравості, що перекриває весь діапазон відтінків сірого від чорного до білого.

Для роботи із зображеннями, опис яких вимагає великого колірного дозволу, використовуються колірні моделі RGB, Lab і CMYK. У разі RGB-формату колір кожного пікселя визначається комбінацією з трьох кольорів: червоного, зеленого та блакитного. Залежно від призначення зображення може мати 16 бітову, 24 бітову або 32 бітову глибину кольору.

У CMYK-форматі колір кожного пікселя формується за допомогою чотирьох колірних каналів: блакитного, пурпурного, жовтого і чорного. Через наявність додаткового каналу колірна модель CMYK містить приблизно на 25 відсотків більше інформації порівняно з RGB-зображенням.







Інструменти растрової графіки

Всі графічні редактори діляться на два великі класи - растрові і векторні. Adobe Photoshop - програма растрова і звідси випливають всі його можливості, переваги і недоліки. Нижче я розгляну головні інструменти характерні для будь-якого растрового редактора. Це необхідно для того, щоб, вивчаючи Photoshop не просто натискати на кнопки і клавіші, а розуміти суть виконуваних при цьому команд.

Особливості растрової графіки

Растрова графіка являє зображення у вигляді масиву (матриці) цифр. Тому при великому збільшенні всі точкові зображення виглядають як мозаїка (сітка), що складається з найдрібніших осередків. Сама сітка отримала назву растрової карти (bitmap), а її одиничний елемент (як уже зазначалося раніше) називається пікселем. Оскільки пікселі малі, то межі між ними непомітні і око сприймає пиксельную мозаїку як одне ціле зображення. Проте, при збільшенні растрового зображення (і це один з недоліків растрової графіки) точкова структура растрового зображення стає очевидною. Справа в тому, що при масштабуванні растрових зображень виникають характерні ступінчасті спотворення (aliasing). У більшості растрових редакторів цю драбинку вдається частково прибрати за рахунок спеціальних прийомів (anti-aliasing), але якість картинки від цього помітно знижується. Цей ефект особливо сильно проявляється при використанні растрових шрифтів (розширення FON), які, на відміну від векторних (з розширенням TTF) при збільшенні стають нечіткими.

Особливістю растрових програм (і одним з їхніх відмінностей від векторних) є широкий спектр різноманітних інструментів редагування вже готових зображень з метою поліпшення їх якості та їх обробки під конкретні цілі та завдання користувача. Інакше кажучи, растровий редактор, як правило, не створює зображення з нуля. Зате отриманий з цифрової відеокамери або сканера знімок з перетримуванням можна легко скоректувати, зменшивши інтенсивність колірних значень пікселів. Також, при необхідності червоні, зелені і сині компоненти можна змінювати окремо, щоб отримати найкращий колірний баланс. А якщо відзняти зображення не в фокусі, то растровий редактор дозволить збільшити різкість, і, навпаки, чіткі, контрастні зображення можна розмити.

Програми обробки растрової графіки.
Інший клас растрових графічних редакторів (програм) призначений не для створення растрової графіки ( зображення ) «з нуля» , а для обробки готових малюнків з метою поліпшення їх якості та реалізації творчих ідей. До таких програм , зокрема, відносяться Adobe Photoshop , Photostyler , Picture Publisher та інші компютерні програми.

Вихідний матеріал для обробки у компютерній програмі може бути отриманий різними шляхами : скануванням кольоровий ілюстрації , завантаженням зображення , створеного в іншому редакторові (програмі) , або введенням зображення з цифрової фото- або відеокамери. При створенні художніх композицій окремі фрагменти часто запозичують з бібліотек зображень - клипартов , поширюваних на компакт -дисках. Основа майбутнього малюнка або його окремі елементи можуть бути створені і у векторному графічному редакторі (програмі) , після чого їх експортують до растровий формат .

Програми каталогізації растрової графіки.
Особливий клас програм для роботи з растровою графікою представляють програми - каталогізатори . Ці програми дозволяють переглядати графічні растрові файли безлічі різних форматів , створювати на жорсткому диску зручні альбоми , переміщати і перейменовувати файли , документувати і коментувати ілюстрації. Дуже зручною програмою цього класу вважається програма ACDSee32 . В системі Windows 95 для цих цілей служить стандартна програма " Перегляд малюнків" . У систему Windows 98 в якості стандартної введена її більш потужна версія - Imaging  
Векторна графіка
Навідміну від растрової графіки, у векторній графіці базовим елементом є лінія, яка описується математичною формулою. Таке представлення даних компактніше, але побудова обєктів супроводжується неперервним перерахунком параметрів кривої у координати екранного або друкованого зображення. Лінія є елементарним обєктом, якому притаманні певні особливості: форма, товщина, колір, тощо. Любий обєкт (прямокутник, еліпс, текст і навіть пряма лінія) сприймається як криві лінії. Виключення складають лише імпортовані растрові обєкти.
Векторні обєкти завжди мають шлях, що визначає їх форму. Якщо шлях є замкненим, тобто кінцева точка співпадає з початковою, обєкт має внутрішню ділянку, яка може бути заповненою кольором або іншими обєктами. Всі шляхи містять дві компоненти: сегменти та вузли.
• Шлях уявляє собою маршрут, що зєднує початкову та кінцеву точку.
• Сегмент - окрема частина шляху, може бути як прямою, так і кривою лінією.
• Вузол - початкова або кінцева точка сегмента.
Кожен елемент векторної графіки містить ці три основні елементи і дозволяє їх редагування.
Переваги векторної графіки:
• невеликі за розміром файли, оскільки зберігається не зображення, а лише його основні дані, використовуючи які, програма відновлює зображення;
• розмір обєктів та опис колірних характеристик майже не збільшує розміри файлу;
• обєкти легко трансформуються, ними легко маніпулювати. Редагуючи векторний обєкт, можна змінити властивості ліній, з яких складається зображення. Можна пересувати обєкт, змінювати його розміри, форму та колір, не впливаючи на якість зображення;
• векторна графіка не залежить від роздільчості, тобто векторні обєкти відтворюють на пристроях з різною роздільчістю без втрати якості зображення.
• векторна графіка може містити в собі фрагменти растрової графіки, які перетворюються в обєкти, але мають обмеження у їх обробці;
• у програмах векторної графіки є розвинуті засоби інтеграції зображення та тексту. Єдиний підхід до них обумовлює створення кінцевого продукту;

Елементи векторної графіки. Обєкти та їх атрибути

Основним логічним елементом векторної графіки є геометричний обєкт. В якості обєкта приймаються прості геометричні фігури (так звані примітиви - прямокутник, коло, еліпс, лінія), складені фігури або фігури, побудовані з примітивів, колірні заливки, в тому числі градієнти.

Важливим обєктом векторної графіки є сплайн. Сплайн - це крива, за допомогою якої описується та чи інша геометрична фігура. На сплайнах побудовані сучасні шрифти TryeType і PostScript.

Обєкти векторної графіки легко трансформуються і модифікуються, що не має практично ніякого впливу на якість зображення. Масштабування, поворот, викривлення можуть бути зведені до парі-трійці елементарних перетворень над векторами.

Якщо в растровій графіці базовим елементом зображення є точка, то у векторній графіці - лінія. Лінія описується математично як єдиний обєкт, і тому обєм даних для відображення обєкту засобами векторної графіки істотно менше, ніж в растровій графіці.

Лінія - елементарний обєкт векторної графіки. Як і будь-який обєкт, лінія володіє властивостями: формою (пряма, крива), товщиною, кольором, шрифтом (суцільна, пунктирна). Замкнуті лінії набувають властивість заповнення. Охоплюване ними простір може бути заповнений іншими обєктами (текстури, карти) або вибраним кольором. Найпростіша незамкнута лінія обмежена двома точками, які називали вузлами. Вузли також мають властивості, параметри яких впливають на форму кінця лінії і характер сполучення з іншими обєктами. Всі інші обєкти векторної графіки складаються з ліній. Наприклад, куб можна скласти з шести повязаних прямокутників, кожен з яких, у свою чергу, утворений чотирма звязаними лініями.

Колір в векторній графіці

Різні векторні формати володіють різними колірними можливостями. Найпростіші формати, які можуть не містити взагалі ніякої інформації про колір, використовують колір за замовчуванням тих пристроїв, на які вони виводяться, інші формати здатні зберігати дані про повне тридцяти двох бітному кольорі. Яку б колірну модель не застосовував би векторний формат, на розмір файлу він не впливає, крім тих випадків, коли файл містить растрові образи. У звичайних векторних обєктах значення кольору відноситься до всього обєкту в цілому. Колір обєкту зберігається у вигляді частини його векторного опису. Деякі векторні файли можуть створити растровий ескіз зображень зберігаються в них. Ці растрові картинки, іноді звані короткими описами зображень, звичайно являють собою ескізи векторних малюнків в цілому. Короткий опис зображення, особливо корисно в ситуаціях, коли ви не хочете відкривати весь файл, щоб подивитися, що в ньому зберігається або коли ви не можете бачити векторний малюнок під час його використання.

Перша ситуація виникає, коли вам необхідно знайти файл за допомогою однієї з багатьох спеціально розроблених для цього програм. Для полегшення пошуку потрібного векторного файлу такі програми можуть зчитувати растровий ескіз зображення та інші характеристики, наприклад, векторний формат, час створення, бітову глибину зображення і так далі.

Друга ситуація виникає, коли в якому-небудь видавничому пакеті поміщається на сторінку векторний малюнок. Зображення, яке ви побачите, буде растровим ескізом справжнього векторного малюнка, у якого не можна змінити розмір, обрізати або якось інакше обробити зображення. За ескізи зображення доводиться розплачуватися памяттю, тому що ескізи - це растрова версія малюнків, а растрові дані використовують багато памяті компютера.
Структура векторної ілюстрації.

Структуру будь векторної ілюстрації можна представити у вигляді ієрархічного дерева. У такій ієрархії сама ілюстрація займає верхній рівень, а її складові частини - більш низькі рівні ієрархії.

1.
Самий верхній ієрархічний рівень займає сама картинка, яка обєднує в своєму складі обєкти + вузли + лінії + заливки.
2.
Наступний рівень ієрархії - обєкти, які представляють собою різноманітні векторні форми.
3.
Обєкти ілюстрації складаються з одного або декількох контурів: замкнутих і відкритих. Контуром називається будь геометрична фігура, створена за допомогою інструментів, що малюють векторної програми і представляє собою обриси того чи іншого графічного обєкта (окружність, прямокутник і т.п.). Замкнуте контру - це замкнута крива, у якої початкова та кінцева точки збігаються (коло). Відкритий контур має чітко позначені кінцеві точки (синусоїдальна лінія).
4.
Наступний рівень ієрархії складають сегменти, які виконують функції цеглинок, використовуваних для побудови контурів. Кожен контур може складатися з одного або декількох сегментів. Початок і кінець кожного сегмента називаються вузлами, або опорними точками, оскільки вони фіксують положення сегмента, «привязуючи» його до певної позиції в контурі. Переміщення вузлових точок призводить до модифікації сегментів контуру і до зміни його форми. Замкнуті контури (форми) мають властивість заповнення кольором, текстурою або растровим зображенням (картою). Заливка - це колір або візерунок, що виводиться в замкнутій області, обмеженої кривою.
5.
На самому нижньому рівні ієрархії розташовані вузли і відрізки ліній, що зєднують між собою сусідні вузли. Лінії поряд з вузлами виконують функції основних елементів векторного зображення.
Векторні графічні редактори.
Почати огляд цієї групи програм слід, мабуть, з CorelDraw, як одного з найбільш визнаних і популярних пакетів для створення векторної графіки

CorelDraw — це потужний і універсальний пакет, що, як завжди, містить повний набір різноманітних програм й додатків. PhotoPaint , СоrelDream 3D ,

Вже майже десять років компанія Corel успішно представляє пакет CorelDraw для домашнього використання, що адресувалось також «напівпрофесійним» дизайнерам та іншим фахівцям, що працювали в основному у Windows. Але суспільство професійних дизайнерів досить довго практично ігнорувало цю потужну й постійно обновлювану програму. Тепер розробники з Оттави звернули свої погляди саме на професіоналів, більшість з яких по-давньому зберігають вірність платформі Macintosh.

До теперішнього часу компанія Corel підтримувала дві різні версії Draw: для Macintosh і для РС. CorelDraw подає собою першу крос-платформенну версію продукту (хоча до останнього місяця версія для Macintosh відставала від версії для Windows приблизно на 6 місяців). Щоб підвищити цінність набуття, компанія Corel включила у комплект першу версію для Macintosh пакету Corel Photo-Paint, вдалого суперника Adobe Photoshop, що вже давно поставляється у складі Draw для Windows. Серйозність намірів Corel у відношенні професійних користувачів підтверджує як оформлена з гарним смаком нова упаковка пакету, так і начертане на ньому нове гасло: «Вибір професіоналів». У склад пакету включене також 100-сторінкове керівництво Commercial Printing Guide (Керівництво по комерційному друку).

Нова версія PhоtoPаint також має деякі нові можливості:

•
покращений EPS експорт;
•
підтримка QuickTime ;
•
імпорт зображень безпосередньо з майже 120-ти моделей цифрових камер.

Adobe Illustrator є «професійним» побратимом Draw.Забезпечуючимаксимальнусумісністьз Draw 8, уцьомупакеті, починаючиз 7-їверсії, реалізованівсіосновніфункціїроботизвекторнимиоб’єктами.

Разомзпоявою Adobe Illustrator 7.0 сталонабагатолегшепередаватизображеннязРСна Macintosh, томущо Illustrator 7.0 підтримуєформат «.eps», якийзадовольняєобидвіплатформи.

Оскільки Illustrator здатнийвідкривати PDF-файли, можнавикористовувативекторніоб’єктиаборастровізображеннязбудь-якого PDF-файлууновомузображенні. Можнатакож, використовуючи Illustrator, створювативласні PDF-сторінки. Дляредагуванняоднієїзсторінок PDF-файлунеобхіднопіслявідкриттяфайлувибратипотрібну, відредагуватиїї, потімзберегтиувесьфайл. Зміненасторінкаавтоматичновідновитьсяу PDF-файлі.

Дляствореннякомп’ютерногодвовимірногоживописуможнавикористатипакет FreeHand фірми Macromedia, якийєчастиноюкомплекту FreeHand Graphics Studio . Останніверсіїпрограми FreeHand володіютьбагатимизасобамиредагуваннязображеньітексту, міститьбібліотекуспецефектівінабірінструментівдляроботизкольором, утомучислізасобибагатокольоровоїградієнтноїзаливки.

Небагато програмних продуктів можуть похвастатися власним фан-клубом. Але CorelXara, програма для створення векторних зображень на PC, стала культовою відразу же після виходу першої версії у 1994 році.

Незабаром після виходу першої версії програма була ліцензована компанією Corel. Нові можливості Хага 2.0 включають попередній перегляд в вікні web-браузера (з діаграмою, яка показує швидкість завантаження зображення для різних швидкостей підключення по модему), покращені інструменти для створення анімації і підтримку сумісних з Adobe Photoshop фільтрів.
Фрактальна графіка
Фрактальна графіка — технологія створення зображень на основі фракталів.
Найвідомішими фрактальними об’єктами є дерева: від кожної гілки відходять меньші, схожі на неї, від них - ще менші. За окремою гілкою математичними методами можна відслідкувати властивості всього дерева. Фрактальні властивості мають такі природні об’єкти, як: сніжинка, що при збільшенні виявляється фракталом; за фрактальними алгоритмами ростуть кристали та рослини.
Фрактал - це об’єкт, окремі елементи якого успадковують якості батьківських структур. Найвідомішими фрактальними об’єктами є дерева: від кожної гілки відходять меньші, схожі на неї, від них - ще меньші тощо. За окремою гілкою математичними методами можна відслідкувати властивості всього дерева. Фрактальні властивості мають такі природні об’єкти як сніжинка, що при збільшенні виявляється фракталом; за фрактальними алгоритмами ростуть крістали та рослини.
Поява нових елементів меньшого розміру відбувається за простим алгоритмом. Очевидно, що описати подібні об’єкти можна всього лише декількома математичними рівняннями!
Трикутники можна добудовувати аналогічним чином до нескінченності. Ми можемо отримати об’єкт будь-якого рівня складності, використовуючи простий алгоритм. При цьому нічого, крім самих рівнянь, які займають декілька байт, у пам’яті комп’ютера зберігати не треба! Уся інформація, необхідна для відтворення цього фрактала, займає всього лише десятки байт! Звичайно, виникло питання - а чи можна стиснути будь-яку інформацию, підібравши необхідний фрактальний алгоритм? Принципово можна, і на заході активно ведуться роботи в цьому напрямку. Таким чином, фрактали є цікавим об’єктом для вивчення за двома основними причинами:
• фрактали є одними з найкращих моделей живої природи;
• їх дослідження відкриває нові перспективи для стиснення інформації.
Фрактальна графіка, як і векторна, основана на математичних обчисленнях. ЇЇ базовим елементом є математична формула, виключно на основі якої будується зображення. Таким способом будують як найпростіші регулярні структури, так і складні ілюстрації, що імітують природні ландшафти і тривимірні об’єкти.
Останньої з даних видів комп’ютерної графіки — це фрактальна графіка.
Математичною основою фрактальної графіки є фрактальна геометрія. Тут в основу методу побудови зображень покладений принцип спадкоємства від, так званих, «батьків» геометричних властивостей об’єктів-спадкоємців.

Поняття фрактал, фрактальна геометрія і фрактальна графіка, що з’явилися в кінці 70-х, сьогодні міцно увійшли до ужитку математиків і комп’ютерних художників. Слово фрактал утворено від латинського fractus і в перекладі означає той, що «складається з фрагментів». Воно було запропоноване математиком Бенуа МандельБротом в 1975 році для позначення нерегулярних, але само подобних структур, якими він займався.

Фракталом називається структура, що складається з частин, які в якомусь сенсі подібні до цілого. Однією з основних властивостей фракталів є само подоба. Об’єкт називають само подобним, коли збільшені частини об’єкту схожі на сам об’єкт і один на одного. Перефразовуючи це визначення, можна сказати, що в простому випадку невелика частина фрактала містить інформацію про весь фрактал.

В центрі фрактальної фігури знаходиться її простий елемент — рівносторонній трикутник, який отримав назву «фрактальний». Потім, на середньому відрізку сторін будуються рівносторонні трикутники із стороною, рівною (1/3a) від сторони вихідного фрактального трикутника. У свою чергу, на середніх відрізках сторін отриманих трикутників, що є об’єктами-спадкоємцями першого покоління, вишиковуються трикутники-спадкоємці другого покоління із стороною (1/9а) від сторони вихідного трикутника.

Таким чином, дрібні елементи фрактального об’єкту повторюють властивості всього об’єкту. Отриманий об’єкт носить назву «Фрактальної фігури». Процес спадкоємства можна продовжувати до безкінечності. Таким чином, можна описати і такий графічний елемент, як пряму.

Змінюючи і комбіную забарвлення фрактальних фігур можна моделювати образи живої і неживої природи (наприклад, гілки дерева або сніжинки), а також, складати з отриманих фігур «фрактальну композицію». Фрактальна графіка, також як векторна і тривимірна, є обчислюваною. Її головна відмінність в тому, що зображення будується по рівнянню або системі рівнянь. Тому в пам’яті комп’ютера для виконання всіх обчислень, нічого окрім формули зберігати не потрібно.

Лише змінивши коефіцієнти рівняння, можна отримати абсолютно інше зображення. Ця ідея знайшла використання в комп’ютерній графіці завдяки компактності математичного апарату, необхідного для її реалізації. Так, за допомогою декількох математичних коефіцієнтів можна задати лінії і поверхні дуже складної форми.

Отже, базовим поняттям для фрактальної комп’ютерної графіки є «Фрактальний трикутник». Потім йде «Фрактальна фігура», «Фрактальний об’єкт»; «Фрактальна пряма»; «Фрактальна композиція»; «Об’єкт — батько» і «Об’єкт спадкоємець». Слід звернути Вашу увагу на те, що фрактальна комп’ютерна графіка, як вигляд комп’ютерної графіки двадцять першого століття набула широкого поширення не так давно.

Її можливості важко переоцінити. Фрактальна комп’ютерна графіка дозволяє створювати абстрактні композиції, де можна реалізувати такі композиційні прийоми як, горизонталі і вертикалі, діагональні напрями, симетрію і асиметрію і ін. Сьогодні небагато комп’ютерників в нашій країні і за кордоном знають фрактальну графіку. З чим можна порівняти фрактальне зображення? Ну, наприклад, із складною структурою кристала, з сніжинкою, елементи якої вишиковується в одну складну структуру. Це властивість фрактального об’єкту може бути вдало використана при складанні декоративної композиції або для створення орнаменту. Сьогодні розроблені алгоритми синтезу коефіцієнтів фрактала, що дозволяє відтворити копію будь якої картинки скільки завгодно близькою до вихідного оригінала.
З точки зору машинної графіки фрактальна геометрія незамінна при генерації штучних хмар, гір, поверхні моря. Фактично завдяки фрактальній графіці знайдений спосіб ефективної реалізації складних об’єктів не Евкліда, образи яких вельми схожі на природні. Геометричні фрактали на екрані комп’ютера — це узори, побудовані самим комп’ютером за заданою програмою. Окрім фрактального живопису існують фрактальна анімація і фрактальна музика.

Творець фракталів — це художник, скульптор, фотограф, винахідник і учений в одній особі. Ви самі задаєте форму малюнка математичною формулою, досліджуєте збіжність процесу, варіюючи його параметри, вибираєте вигляд зображення і палітру кольорів, тобто творите малюнок «з нуля». У цьому одна з відмінностей фрактальних графічних редакторів (і зокрема — Painter) від інших графічних програм.

Наприклад, в Adobe Photoshop зображення, як правило, «з нуля» не створюється, а лише обробляється. Іншою самобутньою особливістю фрактального графічного редактора Painter (як і інших фрактальних програм, наприклад Art Dabbler) є те, що реальний художник, що працює без комп’ютера, ніколи не досягне за допомогою кисті, олівця і пера тих можливостей, які закладені в Painter програмістами.
Програми

Напевно, складно знайти людей, яких би не зачаровувало споглядання фрактальної графіки, в її таємничих елементах комусь може представлятися нічне полум’я вогнища, комусь – довгі батуги водоростей, що колишуться, в товщі води, комусь — ціле таїнство Всесвіту.
Але так чи інакше фрактальна графіка однозначно притягує наші погляди, а програмні пакети для її створення можуть стати тією сходинкою, яка дозволить наблизитися до справжньої фрактальної творчості, тим більше що всі вони порівняно прості в освоєнні.

Програма ChaosPro

ChaosPro — один з кращих безкоштовних генераторів фрактальних зображень, за допомогою якого неважко створити безконечну безліч дивних по красі фрактальних зображень. Програма має дуже простій і зручний інтерфейс і разом з можливістю автоматичної побудови фракталів дозволяє повністю управляти даним процесом за рахунок зміни великої кількості налаштувань (число ітерацій, колірна палітра, міра розмиття, особливості проектування, розмір зображення і ін.). Крім того, створювані зображення можуть бути багатошаровими (режимом змішування шарів можна управляти) і до них можна застосувати цілу серію фільтрів. Всі зміни, що накладаються на фрактали, що будуються, тут же відбиваються у вікні перегляду. Створені фрактали можуть бути збережені у власному форматі програми, або водному з основних фрактальних типів завдяки наявності вбудованого компілятора. Або експортовані в растрові зображення або 3D-объекты (якщо заздалегідь було отримано тривимірне представлення фрактала).

У списку можливостей програми:

— точне колірне налаштування, що забезпечує плавні градієнтні переходи кольорів один в одного;

— одночасна побудова декількох фракталів в різних вікнах;

— можливість створення анімації на основі фрактальних зображень з визначенням ключових анімаційних фаз, які можуть відрізнятися по будь-якому змінному параметру: кутам повороту і обертання, колірним параметрам і пр.;

— створення тривимірних представлень фракталів на основі звичайних двовимірних зображень;

— підтримка багатьох стандартних форматів фрактальних зображень, зображення в яких можуть бути імпортовані і відредаговані в середовищі ChaosPro.

Д) Програма Apophysis

Apophysis — цікавий інструмент для генерації фракталів на основі базових фрактальних формул. Створені по готових формулах фрактали можна редагувати і невпізнанно змінювати, регулюючи всілякі параметри. Так, наприклад, в редакторові їх можна трансформувати, або змінивши лежачі воснові фракталів трикутники, або застосувавши вподобаний метод перетворення: хвилеподібне спотворення, перспективу, розмиття по Гаусу і ін. Потім варто по експериментувати з кольорами, вибравши один з базових варіантів градієнтної заливки. Список вбудованих заливок досить значний, і при необхідності можна автоматично підібрати найбільш відповідну заливку до наявного растрового зображення, що актуально, наприклад, при створенні фрактального фону в тому ж стилі, що і інші зображення деякого проекту. При необхідності нескладно відрегулювати гамму і яскравість, змінити фон, масштабувати фрактальний об’єкт і уточнити його розташування. Можна також піддати результат всіляким мутаціям в потрібному стилі. Після закінчення слід задати розміри кінцевого фрактального зображення і записати його візуалізований варіант у вигляді графічного файлу (jpg, bmp, png).

Е) Програма Mystica

Mystica — універсальний генератор унікальних фантастичних двовимірних і тривимірних зображень і текстур, які надалі можна використовувати в різних проектах, наприклад як реальних текстур для Web-сторінки, фонів Робочого столу або фантастичних фонових зображень, які можуть бути задіяні, наприклад, при оформленні дитячих книг. Пакет відрізняється нестандартним і досить складним інтерфейсом і може працювати в двох режимах: Sample (орієнтований на новачків і містить мінімум налаштувань) і Expert (призначений для професіоналів). Створювані зображення можуть мати будь-який розмір і потім експортуватися в популярні графічні 2D-форматы. Прямо з вікна програми їх можна відправити по електронній пошті, опублікувати в Html-галереї або створити на їх основі відеоролик у форматах divx, mpeg4 і ін. Вбудований тривимірний движок програми може бути використаний при створенні тривимірних сцен для комп’ютерних ігор, наприклад фантастичних фонів і ландшафтів.

Генерація зображень здійснюється на основі закладених в пакеті фрактальних формул, а система підготовки зображення багаторівнева і включає дуже детальне налаштування кольорів, можливість простих трансформацій елементів, що генеруються, і масу інших перетворень. У їх числі вживання фільтрів, зміна освітлення, коректування колірної гамми, яскравості і контрастності, зміна використаного при генерації матеріалу, додавання до зображення “хаотичних” структур і ін.


Висновок

Список використаної літератури

1. Фрактали і хаос вдинамічних системах. Основи теорії. Москва: Маркет поста, 2000. – 352 с.
2. Програма FractInt © 1990 Soup Group Company.
3. James Gleick, Chaos: Making а New Science, Viking, New York, 1987.
4. Краса математичних поверхонь. – М.: Куб, 2005.
5. Леонтьев В.П. Новітня енциклопедія Інтернет. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003.
6. Шляхтіна С. В світі фрактальної графіки. – СПб., Комп’ютер Price, 2005.