Trojrozmerná grafika sa dnes v našich životoch tak pevne udomácnila, že niekedy ani nevenujeme pozornosť jej prejavom.
Pri pohľade na bilbord zobrazujúci interiér izby alebo reklamné video o zmrzline, pri sledovaní políčok akčného filmu ani netušíme, že za tým všetkým sa skrýva starostlivá práca majstra 3D grafiky.
3D grafika je
3D grafika (trojrozmerná grafika)- ide o špeciálny druh počítačovej grafiky - súbor metód a nástrojov používaných na vytváranie obrazov 3D objektov (trojrozmerných objektov).
3D obraz nie je ťažké rozlíšiť od dvojrozmerného, keďže ide o vytvorenie geometrickej projekcie 3D modelu scény do roviny pomocou špecializovaných softvérových produktov. Výsledným modelom môže byť objekt z reality, napríklad model domu, auta, kométy, alebo môže byť úplne abstraktný. Proces konštrukcie takéhoto trojrozmerného modelu sa nazýva a je zameraný predovšetkým na vytvorenie vizuálneho trojrozmerného obrazu modelovaného objektu.
Dnes môžete na základe 3D grafiky vytvoriť veľmi presnú kópiu skutočného objektu, vytvoriť niečo nové a priviesť k životu tie najnerealistickejšie nápady na dizajn.
Technológie 3D grafiky a technológie 3D tlače prenikli do mnohých oblastí ľudskej činnosti a prinášajú obrovské zisky.
3D obrazy nás každý deň bombardujú v televízii, vo filmoch, pri práci s počítačom a v 3D hrách, z billboardov, jasne reprezentujúce silu a úspechy 3D grafiky.
Výdobytky modernej 3D grafiky sa využívajú v nasledujúcich odvetviach
- Kinematografia a animácia- vytváranie trojrozmerných postáv a realistických špeciálnych efektov . Tvorba počítačových hier- vývoj 3D postáv, prostredia virtuálnej reality, 3D objektov pre hry.
- Reklama- možnosti 3D grafiky umožňujú výhodne prezentovať produkt na trhu, pomocou 3D grafiky vytvoríte ilúziu krištáľovo bielej košele alebo lahodnej ovocnej zmrzliny s čokoládovými lupienkami a pod. Zároveň v skutočnosti môže mať inzerovaný produkt veľa nedostatkov, ktoré sa ľahko skrývajú za krásnymi a kvalitnými obrázkami.
- Interiérový dizajn- dizajn a vývoj interiérového dizajnu sa dnes tiež nezaobíde bez trojrozmernej grafiky. 3D technológie umožňujú vytvárať realistické 3D modely nábytku (pohovka, kreslo, stolička, komoda a pod.), presne opakujúce geometriu objektu a vytvárajúce imitáciu materiálu. Pomocou 3D grafiky môžete vytvoriť video zobrazujúce všetky poschodia navrhovanej budovy, ktorá možno ešte ani nezačala stavať.
Kroky na vytvorenie 3D obrazu
Ak chcete získať 3D obraz objektu, musíte vykonať nasledujúce kroky
- Modelovanie- konštrukcia matematického 3D modelu všeobecnej scény a jej objektov.
- Textúra zahŕňa aplikáciu textúr na vytvorené modely, úpravu materiálov a vytvorenie realistického vzhľadu modelov.
- Nastavenia osvetlenia.
- (pohybujúce sa predmety).
- Vykresľovanie- proces vytvárania obrazu predmetu pomocou predtým vytvoreného modelu.
- Skladanie alebo skladanie- následné spracovanie výsledného obrazu.
Modelovanie- vytváranie virtuálneho priestoru a objektov v ňom, zahŕňa vytváranie rôznych geometrií, materiálov, svetelných zdrojov, virtuálnych kamier, dodatočných špeciálnych efektov.
Najbežnejšie softvérové produkty pre 3D modelovanie sú: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.
Textúra je prekrytie na povrchu vytvoreného trojrozmerného modelu rastrového alebo vektorového obrázku, ktoré umožňuje zobraziť vlastnosti a materiál objektu.
Osvetlenie- tvorba, nastavenie smeru a úprava svetelných zdrojov vo vytvorenej scéne. Grafické 3D editory spravidla používajú tieto typy svetelných zdrojov: bodové svetlo (divergentné lúče), všesmerové svetlo (všesmerové svetlo), smerové svetlo (paralelné lúče) atď. Niektoré editory umožňujú vytvoriť objemový zdroj žiary (Sférické svetlo).
Je to veda, jedna z oblastí informatiky, ktorá študuje metódy generovania a spracovania obrázkov pomocou počítača. Počítačová grafika je jednou z „najmladších“ oblastí informatiky, existuje už asi 40 rokov. Ako každá veda má svoj vlastný predmet, metódy, ciele a zámery.
Ak uvažujeme o počítačovej grafike v širšom zmysle, môžeme rozlíšiť tri triedy problémov riešených pomocou počítačovej grafiky:
1. Preklad popisu do obrazu.
2. Preklad obrázka do popisu (úloha rozpoznávania vzoru).
3. Úprava obrázkov.
Aj keď rozsah použitia počítačovej grafiky je veľmi široký, napriek tomu možno identifikovať niekoľko hlavných oblastí, v ktorých sa nástroje počítačovej grafiky stali najdôležitejšími pri riešení problémov:
1. Ilustratívna, najširšia oblasť, pokrývajúca úlohy od vizualizácie dát až po tvorbu animovaných filmov.
2. Sebarozvoj – počítačová grafika vám umožňuje rozširovať a zlepšovať vaše schopnosti.
3. Výskum - vytváranie obrazov abstraktných pojmov alebo modelov pomocou počítačovej grafiky, ktorej fyzický analóg ešte neexistuje, aby bolo možné upraviť ich parametre.
Treba však poznamenať, že identifikácia týchto oblastí je veľmi podmienená a môže byť rozšírená a podrobná. Hlavné oblasti použitia počítačovej grafiky sú:
1. Informačný displej.
2. Dizajn.
3. Modelovanie.
4. Vytvorenie používateľského rozhrania.
Väčšina moderných grafických systémov využíva princíp pipeline architektúry. Konštrukcia nejakého obrazu na obrazovke monitora prebieha bod po bode, pričom každý bod prechádza určitým pevným cyklom spracovania. Najprv prvý bod prechádza prvou fázou tohto cyklu, potom prechádza do druhej fázy, v tomto čase druhý bod začína prechádzať prvou fázou spracovania atď., To znamená, že akýkoľvek grafický systém spracováva niekoľko bodov vytvorený obraz paralelne.
Tento prístup umožňuje výrazne skrátiť čas spracovania celého obrázku ako celku a čím je obrázok zložitejší, tým väčší je časový zisk. Architektúra potrubia sa používa pre grafické systémy na softvérovej aj hardvérovej úrovni. Vstupom takéhoto dopravníka sú súradnice fyzického bodu v reálnom svete a výstupom sú súradnice bodu v súradnicovom systéme obrazovky a jeho farba.
V uvažovanom cykle spracovania bodu je možné rozlíšiť niekoľko fáz, z ktorých hlavné sú tieto:
1. Geometrické transformácie.
2. Výstrižok.
3. Projekcia.
4. Maľovanie.
V štádiu geometrických transformácií sú súradnice všetkých objektov v reálnom svete privedené do jedného súradnicového systému (svetový súradnicový systém). V počítačovej grafike sa často používajú techniky, ktorými sú zložité objekty reprezentované ako súbor jednoduchých (základných) objektov a každý zo základných objektov môže byť podrobený niektorým geometrickým transformáciám. Ako základné objekty možno vybrať ľubovoľnú množinu objektov, ale možno použiť aj pevnú množinu platónskych telies. Komplexné geometrické transformácie sú spravidla reprezentované aj skladbou relatívne jednoduchých (základných) transformácií, ktoré sú afinnými transformáciami.
Vo fáze orezania sa určí, ktorý z bodov bude spadať do zorného poľa pozorovateľa a z tejto množiny sa vyberú tie, ktoré zostanú viditeľné. V tejto fáze sa aplikujú algoritmy na odstránenie neviditeľných hrán a povrchov.
Počas fázy projekcie sa súradnice bodu (stále 3D) prevedú na súradnice obrazovky pomocou transformácie projekcie.
Vo fáze tieňovania sa farba zobrazeného bodu vypočíta pomocou miestnych alebo globálnych metód tieňovania. Spravidla v tejto fáze nie je možné použiť informácie o osvetlení celej scény ako celku, preto sa budujú osvetľovacie modely rôzneho stupňa detailov, ktoré do značnej miery závisia od potreby konštrukcie statického alebo dynamického obrazu.
Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár
Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.
Podobné dokumenty
- najnovšia verzia DirectX, aktuálne DirectX 9.0b;
- grafická karta podporujúca DirectX 9;
- najnovšie ovládače grafickej karty (staršie môžu postrádať niektoré funkcie);
- hra, ktorá využíva všetky tieto funkcie.
- ploché tienenie. Trojuholníky majú rovnaké osvetlenie po celom svojom povrchu;
- Gouraudove tienenie. Informácie o úrovni svetla a farbe vypočítané pre jednotlivé vrcholy trojuholníka sú jednoducho interpolované cez povrch celého trojuholníka;
- Phong tieňovanie. Osvetlenie sa vypočítava individuálne pre každý pixel. Metóda najvyššej kvality.
- Opticky presné (na pixel) osvetlenie a jemné tiene zo všetkých objektov,
ľubovoľné modely osvetlenia; - rôzne efekty odrazu a lomu lúčov pre modelovanie
voda, ľad, sklo, farebné sklo, podvodné odrazy atď.; - realistické vlnky a vlny na vode;
- „filmové“ efekty Hĺbka ostrosti (hĺbka
ostrosť) A Pohybový efekt; - kvalitná, detailná animácia modelov skeletu (pozostávajúca zo systému
ovládanie animácie modelu „kosti“), výrazy tváre; - takzvané "nefotorealistické vykresľovanie"
Rendering, NPR): imitácia rôznych štýlov kresby umelcov, efekt
skica ceruzkou alebo klasická, ručne kreslená 2D animácia; - realistická imitácia látky, kožušiny a vlasov;
- procedurálne textúry (vrátane animovaných), ktoré si nevyžadujú náklady
CPU a načítanie každej snímky do video pamäte; - filtre na následné spracovanie obrazu na celej obrazovke: opar, halo, kvapky
dážď na skle, zvukový efekt atď.; - objemové vykresľovanie: realistickejší dym a oheň;
- oveľa viac.
Počítačová grafika ako veda, ktorej predmetom je tvorba, ukladanie a spracovanie modelov a ich obrázkov pomocou počítača. Oblasti použitia grafických editorov: Adobe Photoshop a Illustrator, Corel Draw. Rastrová a vektorová grafika.
prezentácia, pridané 17.01.2012
Počítačová grafika je oblasť informatiky, ktorá sa zaoberá problémami získavania rôznych obrázkov na počítači. Oblasti použitia počítačovej grafiky. Dvojrozmerná grafika: fraktálna, rastrová a vektorová. Vlastnosti trojrozmernej grafiky.
abstrakt, pridaný 12.5.2010
Prezentácia grafických dát. Rastrové, vektorové a fraktálne typy počítačovej grafiky. Farba a farebné modely: metóda kódovania informácií o farbe pre reprodukciu na obrazovke monitora. Základné programy na spracovanie rastrovej grafiky.
abstrakt, pridaný 01.08.2010
Mechanizmus pre grafickú prezentáciu údajov. Typy počítačovej grafiky: fraktálna, trojrozmerná, rastrová, vektorová. Rozlíšenie obrazu na obrazovke, koncepcia lineárnosti. Vzťah medzi parametrami obrázka a veľkosťou súboru. Dynamický rozsah.
abstrakt, pridaný 27.12.2012
Oblasti použitia počítačovej grafiky. Typy počítačovej grafiky. Farebné rozlíšenie a farebné modely. Softvér na vytváranie, prezeranie a spracovanie grafických informácií. Grafické možnosti textových procesorov, grafických editorov.
test, pridané 06.07.2010
Koncepty počítačovej grafiky. Výhody formátu GIF. Charakteristické vlastnosti programu Corel Draw. Príkazy hlavnej ponuky programu Adobe Photoshop. Nástroje a ich akcie. Popis použitia grafického editora Photoshop na spracovanie obrazu.
kurzová práca, pridané 18.04.2015
Počítačová grafika je oblasť informatiky, ktorá sa zaoberá problémami získavania rôznych obrázkov. Typy počítačovej grafiky: rastrová, vektorová, fraktálna. Programy na vytváranie počítačovej animácie, rozsah použitia, formáty ukladania.
Za posledných tucet rokov sa grafické karty neskôr tzv 3D urýchľovače,
prešli dlhú cestu vo vývoji - od prvých SVGA akcelerátorov vôbec nič o 3D
tých, ktorí to nevedeli, a na najmodernejšie herné „monštrá“ preberajúce
všetky funkcie súvisiace s prípravou a tvorbou trojrozmerného obrazu,
ktoré výrobcovia nazývajú „kino“. Prirodzene, s
S každou novou generáciou grafických kariet tvorcovia pridávali nielen ďalšie
megahertz a megabajty video pamäte, ale aj mnoho rôznych funkcií a efektov.
Pozrime sa prečo a čo je najdôležitejšie, Prečo urýchľovače sa naučili
posledné roky a čo to dáva nám, fanúšikom 3D hier.
Najprv by však bolo užitočné zistiť, aké akcie program (alebo hra) vykonáva.
aby sa v konečnom dôsledku získal trojrozmerný obraz na obrazovke monitora. Súprava
takéto akcie sa zvyčajne nazývajú 3D dopravník— každá etapa procesu
pracuje s výsledkami predchádzajúceho (ďalej sú pojmy uvedené kurzívou,
ktorým sa podrobnejšie venujeme v našom „3D grafickom slovníku“ na konci
články).
V prvej, prípravnej fáze program určí, ktoré objekty (3D modely, časti trojrozmerného sveta, sprity atď.), s akými textúrami a efektmi, na akých miestach a v akej fáze animácie sa majú na obrazovke zobraziť. obrazovke. Vyberá sa aj poloha a orientácia virtuálnej kamery, cez ktorú sa divák pozerá na svet. Všetka táto surovina, ktorá podlieha ďalšiemu spracovaniu, sa nazýva 3D scéna.
Ďalej prichádza na rad samotné 3D potrubie. Prvým krokom v tom je teselácia- proces delenia zložitých plôch na trojuholníky. Nasledujúce povinné kroky sú vzájomne prepojené procesy súradnicové transformácie bodov alebo vrcholov, z ktorých sa skladajú predmety, ich osvetlenie, a odseknutie neviditeľné oblasti scény.
Uvažujme transformácia súradníc. Máme trojrozmerný svet, v ktorom sa nachádzajú rôzne trojrozmerné objekty a nakoniec potrebujeme dostať na monitor dvojrozmerný plochý obraz tohto sveta. Preto všetky objekty prechádzajú niekoľkými štádiami transformácie do rôznych súradnicových systémov, tzv priestory (priestory). Na začiatku miestny, alebo Model, súradnice každého objektu sa prevedú na globálne, alebo svet, súradnice. To znamená, že pomocou informácií o umiestnení, orientácii, mierke a aktuálnom rámci animácie každého objektu program získa množinu trojuholníkov v jednom súradnicovom systéme. Potom nasleduje konverzia na kamerový súradnicový systém (priestor pre kameru), pomocou ktorej sa pozrieme na simulovaný svet. Potom začne odpočítavanie od ohniska tohto fotoaparátu - v podstate, ako to bolo, „z očí“ pozorovateľa. Teraz je najjednoduchšie vylúčiť úplne neviditeľné ( odmietnutie, alebo utratenie) a „orezanie“ čiastočne viditeľné ( výstrižok, alebo výstrižok) fragmenty scény pre pozorovateľa.
Vyrába sa paralelne osvetlenie (osvetlenie). Pomocou informácií o umiestnení, farbe, type a sile všetkých svetelných zdrojov umiestnených v scéne sa vypočíta miera osvetlenia a farba každého vrcholu trojuholníka. Tieto údaje sa použijú neskôr, keď rastrovanie. Na samom konci, po korekcii perspektívy, sú súradnice opäť transformované, teraz do priestor na obrazovke (priestor na obrazovke).
Tu sa končí trojrozmerné spracovanie vektorových obrázkov a začína sa obrat dvojrozmerného spracovania, t.j. textúrovanie A rastrovanie. Scéna teraz predstavuje pseudo-trojrozmerné trojuholníky ležiace v rovine obrazovky, ale s informáciou o hĺbke vzhľadom na rovinu obrazovky každého z vrcholov. Rasterizér vypočíta farbu všetkých pixelov, ktoré tvoria trojuholník a vloží ich do frame buffer. Na tento účel sa na trojuholníky nanášajú textúry, často v niekoľkých vrstvách (hlavná textúra, textúra osvetlenia, detailná textúra atď.) a s rôznymi režimami. modulácia. Uskutočňuje sa aj záverečná platba osvetlenie pomocou akéhokoľvek tieniace modely, teraz pre každý pixel obrázka. V rovnakej fáze sa vykonáva konečné odstránenie neviditeľných častí scény. Trojuholníky sa totiž môžu nachádzať v rôznych vzdialenostiach od pozorovateľa, úplne alebo čiastočne sa navzájom prekrývať alebo dokonca pretínať. V súčasnosti sa používa algoritmus Z-buffer. Výsledné pixely sa vložia do vyrovnávacej pamäte Z a akonáhle je celý obrázok pripravený, môže sa zobraziť na obrazovke a môže sa začať zostavovať ďalší.
Teraz, keď rozumieme všeobecnému dizajnu 3D dopravníka, poďme sa na to pozrieť
o architektonických rozdieloch medzi rôznymi generáciami 3D akcelerátorov. Každá fáza 3D potrubia
veľmi náročné na zdroje, vyžaduje si milióny a miliardy operácií na získanie jedného
rám obrazu a dvojrozmerné fázy textúrovania a rasterizácie sú oveľa viac
„nenásytnejšie“ ako geometrické spracovanie v skorých, vektorových štádiách
dopravník Preneste teda čo najviac etáp na video hardvér
má priaznivý vplyv na rýchlosť spracovania 3D grafiky a výrazne odľahčuje zaťaženie procesora.
Prvá generácia urýchľovačov prevzala iba poslednú fázu - textúrovanie
a rasterizácii si musel program všetky predchádzajúce kroky vypočítať sám pomocou
CPU. Vykresľovanie bolo oveľa rýchlejšie ako bez akejkoľvek 3D akcelerácie,
koniec koncov, grafická karta už vykonávala najťažšiu časť práce. Ale stále s nárastom
zložitosť scén v 3D hrách, transformácia softvéru a osvetlenie sa zúžili
krk, ktorý bráni zvýšeniu rýchlosti. Preto sa v 3D akcelerátoroch začína
z prvých modelov NVidia GeForce a ATI Radeon blok tzv T&L-blok.
Ako už názov napovedá, je zodpovedný za transformácia A osvetlenie,
t.j. teraz aj pre počiatočné fázy 3D potrubia. Ešte správnejšie je zavolať mu
TCL blok (Transformácia—Výstrižok—Osvetlenie), pretože
odseknutie je tiež jeho úlohou. Teda hra využívajúca hardvér T&L
takmer úplne oslobodí centrálny procesor od práce s grafikou,
čo znamená, že je možné ho „načítať“ inými výpočtami,
či už ide o fyziku alebo umelú inteligenciu.
Zdalo by sa, že je všetko v poriadku a čo viac si priať? Nezabudnite však, že akýkoľvek prenos funkcií „na hardvér“ znamená odmietnutie flexibility, ktorá je súčasťou softvérových riešení. A s príchodom hardvérového T&L zostali programátorom a dizajnérom, ktorí chceli implementovať nejaký nezvyčajný efekt, len tri možnosti: buď mohli T&L úplne opustiť a vrátiť sa k pomalým, ale flexibilným softvérovým algoritmom, alebo sa pokúsiť zasahovať do tohto procesu vykonaním post. -spracovanie obrázkov (čo nie je vždy možné a určite veľmi pomalé)... alebo počkajte na implementáciu želanej funkcie v ďalšej generácii grafických kariet. Výrobcovia hardvéru tiež neboli spokojní s touto situáciou - koniec koncov, každé ďalšie rozšírenie T&L vedie k väčšej zložitosti grafického čipu a „nafúknutiu“ ovládačov grafickej karty.
Ako vidíme, nebolo dosť spôsobov, ako flexibilne ovládať grafickú kartu na „mikroúrovni“. A túto príležitosť navrhli profesionálne balíky na vytváranie 3D grafiky. Volá sa shader (shader). Shader je v podstate malý program pozostávajúci zo súboru základných operácií často používaných v 3D grafike. Program nahraný do akcelerátora a priamo ovládajúci činnosť samotného GPU. Ak bol predtým programátor obmedzený na súbor vopred určených metód spracovania a efektov, teraz môže z jednoduchých inštrukcií poskladať ľubovoľné programy, ktoré mu umožnia implementovať širokú škálu efektov.
Podľa ich funkcií sú shadery rozdelené do dvoch skupín: apikálny(vertex shadery)
A pixel(pixel shadery). Prvé nahrádzajú všetku funkčnosť
T&L bloky grafickej karty a, ako už názov napovedá, pracujú s vrcholmi trojuholníkov.
V najnovších modeloch urýchľovačov je tento blok skutočne odstránený - je emulovaný
ovládač videa pomocou vertex shaderov. Pixel shadery poskytujú
flexibilné možnosti programovania bloku multitexturingu a práce
už s jednotlivými pixelmi obrazovky.
Shadery sa vyznačujú aj číslom verzie – každý ďalší pridáva k tým predchádzajúcim ďalšie a nové funkcie. Najnovšou špecifikáciou pixelových a vertex shaderov je dnes verzia 2.0, podporovaná DirectX 9 a zamerajú sa na ňu ako výrobcovia akcelerátorov, tak aj vývojári nových hier. Používatelia, ktorí si chcú kúpiť modernú hernú grafickú kartu, by mali venovať pozornosť aj ich hardvérovej podpore. Napriek tomu je expanzia hier postavených na shader technológiách ešte len na začiatku, takže staršie vertex shadery (1.1) aj pixel shadery (1.3 a 1.4) sa budú používať minimálne ďalší rok, aspoň na vytváranie relatívne jednoduchých efektov – až do DirectX 9 -kompatibilné urýchľovače sa nebudú viac rozširovať.
Prvé shadery pozostávali len z niekoľkých príkazov a bolo ľahké ich písať v jazyku symbolických inštrukcií na nízkej úrovni. Ale s narastajúcou zložitosťou shader efektov, niekedy čítajúcimi desiatky a stovky príkazov, vznikla potreba pohodlnejšieho jazyka na vysokej úrovni na písanie shaderov. Dva z nich sa objavili naraz: NVidia Cg (C pre grafiku) a Microsoft HLSL (High Level Shading Language) - druhý z nich je súčasťou štandardu DirectX 9. Výhody a nevýhody týchto jazykov a ďalšie nuansy budú zaujímavé. iba programátorom, preto sa im nebudeme podrobnejšie venovať
Teraz sa pozrime na to, čo je potrebné na získanie všetkých týchto funkcií
ktoré poskytuje taká užitočná technológia, akou je najnovšia generácia shaderov. Je potrebné
nasledujúce:
Tu by som rád vyvrátil možné mylné predstavy. Niektorí interpretujú teraz populárny výraz „grafická karta kompatibilná s DirectX 9“ nasledovne: „takáto grafická karta bude fungovať a odhalí všetky svoje schopnosti iba pod rozhraním DirectX 9 API“ alebo „DirectX 9 by sa mal nainštalovať do počítača iba s grafickú kartu." Nie je to celkom pravda. Takáto definícia skôr znamená: „táto grafická karta má schopnosti, ktoré od nej vyžaduje špecifikácia DirectX 9“.
Slovník 3D grafiky
 |
| Simulácia srsti pomocou shaderov |
Sada knižníc, rozhraní a konvencií pre prácu s 3D grafikou. Teraz široko
používajú sa dve 3D API: otvorené a multiplatformové OpenGL (Open Graphics
Library) a Microsoft Direct3D (aka DirectX Graphics), ktorý je súčasťou univerzálneho
Multimediálne rozhranie API DirectX.
3D akcelerátor alebo 3D akcelerátor
Grafická karta schopná spracovať 3D grafiku, čím oslobodí centrálny procesor od tejto rutinnej práce.
3D-pipeline alebo rendering pipeline
Viacstupňový proces prevodu interných údajov programu na obraz na obrazovke. Zvyčajne zahŕňa minimálne transformáciu a osvetlenie, textúrovanie a rasterizáciu.
3D scéna
Časť virtuálneho 3D sveta, ktorá sa vykresľuje v danom čase.
Hĺbka ostrosti (hĺbka ostrosti)
„Filmový efekt“, ktorý simuluje hĺbku ostrosti (ohniskovú vzdialenosť) skutočnej filmovej kamery, pričom zaostrené objekty vyzerajú ostré a iné rozmazané.
Mapovanie posunu (textúrovanie s mapami posunu)
Metóda na modelovanie malých reliéfnych detailov. Pri použití špeciálne
textúra - displacement map - nastavuje ako rôzne časti povrchu
bude konvexný alebo stlačený vzhľadom k základnému trojuholníku, ku ktorému
tento efekt sa uplatňuje. Na rozdiel od reliéfnej textúry je táto metóda
„poctivý“ a vlastne mení geometrický tvar objektu. Zbohom
Iba niektoré z najnovších 3D akcelerátorov priamo podporujú mapy premiestnenia.
MIP mapovanie
Sekundárnym spôsobom na zlepšenie kvality a rýchlosti textúrovania je vytvorenie niekoľkých variácií textúr pri zníženom rozlíšení (napríklad 128 128, 64 64, 32 32 atď.), ktoré sa nazývajú úrovne mip. Keď sa objekt vzďaľuje, budú sa vyberať stále jemnejšie možnosti textúry.
Motion-blur (aka dočasný anti-aliasing)
Pomerne nová technika pre realistickejší prenos pohybu „rozmazaním“ obrazu predmetov v smere ich pohybu. Diváci sú na tento pre kino typický efekt zvyknutí, takže bez neho pôsobí obraz nezáživne aj pri vysokých FPS. Motion-blur sa realizuje opakovaným kreslením objektu do rámčeka v rôznych fázach jeho pohybu alebo „rozmazávaním“ obrazu už na úrovni pixelov.
Z-buffer
Z-buffering je jednou z metód na odstránenie neviditeľných oblastí obrazu. O
pomocou neho sa vzdialenosť uloží do video pamäte pre každý pixel na obrazovke
od tohto bodu k pozorovateľovi. Samotná vzdialenosť sa nazýva hĺbka scény a toto
pamäťová oblasť - Z-buffer. Keď sa na obrazovke zobrazí ďalší pixel, jeho hĺbka
sa porovnáva s hĺbkou predchádzajúceho pixelu uloženého v Z-bufferi s rovnakým
súradnice a ak je väčší, tak sa aktuálny pixel nevykreslí - bude neviditeľný.
Ak je menšia, potom sa jej farba zadá do vyrovnávacej pamäte snímok a nová hĺbka
- do Z-bufferu. To zaisťuje, že vzdialené objekty sa prekrývajú viac ako
milovaní.
Alfa kanál a alfa-miešanie.
Textúra spolu s informáciami o farbe vo formáte RGB pre každý pixel môže uložiť stupeň priehľadnosti, ktorý sa nazýva alfa kanál. Počas vykresľovania bude farba predtým nakreslených pixelov v rôznej miere „prepúšťať“ a miešať sa s farbou výstupných pixelov, výsledkom čoho je obraz s rôznymi úrovňami priehľadnosti. Toto sa nazýva alfa miešanie. Táto technika sa používa veľmi často: na simuláciu vody, skla, hmly, dymu, ohňa a iných priesvitných predmetov.
Antialiasing
Metóda boja proti „stupňovitému“ efektu a ostrým polygónovým hraniciam, ktoré vznikajú v dôsledku nedostatočného rozlíšenia obrazu. Najčastejšie sa realizuje vykreslením obrázka v oveľa vyššom rozlíšení ako je nastavené, po ktorom nasleduje interpolácia na požadované. Preto je antialiasing stále veľmi náročný na množstvo videopamäte a rýchlosť 3D akcelerátora.
Detailné textúry
Technika na zabránenie rozmazaniu textúr v malej vzdialenosti od objektu
a dosiahnuť efekt jemného reliéfu povrchu bez nadmerného zväčšenia veľkosti
textúr K tomu použite základnú textúru normálnej veľkosti, na ktorú
menší je superponovaný - s pravidelným vzorom šumu.
Frame buffer
Časť video pamäte, v ktorej sa vykonáva tvorba obrazu. Zvyčajne sa používajú dve (menej často tri) vyrovnávacie pamäte snímok: jedna (predná alebo predná vyrovnávacia pamäť) sa zobrazuje na obrazovke a druhá (zadná alebo zadná vyrovnávacia pamäť) sa používa na vykresľovanie. Hneď ako bude pripravený ďalší snímok, vymenia si úlohy: na obrazovke sa zobrazí druhá vyrovnávacia pamäť a prvá sa prekreslí.
Svetelné mapy
Jednoduchá a stále často používaná metóda simulácie osvetlenia, ktorá spočíva v prekrytí iného na hlavnej textúre - mapy ožiarenia, ktorej svetlé a tmavé časti zosvetľujú alebo stmavujú obraz základného. Svetelné mapy sú vopred vypočítané aj vo fáze vytvárania 3D sveta a sú uložené na disku. Táto metóda funguje dobre pre veľké, staticky osvetlené plochy.
Mapovanie prostredia
Imitácia reflexných plôch pomocou špeciálnej textúry - mapy prostredia, ktorá je obrazom sveta obklopujúceho objekt.
Multitexturing
Prekrytie viacerých textúr v jednom prechode akcelerátora. Napríklad hlavná textúra,
mapy ožiarenia a podrobné mapy textúr. Moderné grafické karty môžu
spracujte naraz aspoň 3-4 textúry. Ak multitexturing nie je podporovaný
(alebo je potrebné naniesť viac vrstiev textúr, ako dokáže urýchľovač
„jedným ťahom“), potom sa použije niekoľko priechodov, ktoré, prirodzene,
oveľa pomalšie.
Osvetlenie
Proces výpočtu farby a osvetlenia pixelu každého trojuholníka
v závislosti od blízkych svetelných zdrojov pomocou jedného
z metód tieňovania. Často sa používajú tieto metódy:
Pixel
Jediný bod na obrazovke, minimálny prvok obrazu. Vyznačuje sa farebnou hĺbkou v bitoch, ktorá určuje maximálny možný počet farieb, a skutočnou hodnotou farby.
Priestor alebo súradnicový systém
Nejaká časť trojrozmerného sveta, v ktorej sa odpočítavanie vykonáva od nejakého pôvodu súradníc. Musí existovať svetový súradnicový systém, vzhľadom na počiatok ktorého sa meria poloha a orientácia všetkých ostatných objektov v 3D svete a každý z nich má svoj vlastný súradnicový systém.
Procedurálne textúry
Textúry, ktoré sú generované rôznymi algoritmami za behu, namiesto toho, aby ich vopred nakreslili umelci. Procedurálne textúry môžu byť buď statické (drevo, kov atď.) alebo animované (voda, oheň, oblaky). Výhodou procedurálnych textúr je absencia opakujúceho sa vzoru a nižšie náklady na video pamäť na animáciu. Je tu však aj nevýhoda - sú potrebné výpočty pomocou CPU alebo shaderov.
Bump mapping
Efekt získania drsného povrchu mapy nerovností pomocou dodatočnej textúry nazývanej mapa nerovností. Geometria povrchu sa nemení, takže efekt je jasne viditeľný iba v prítomnosti dynamických svetelných zdrojov.
Vykresľovanie
Proces vykresľovania trojrozmerného obrazu. Pozostáva z mnohých etáp, ktoré sa súhrnne nazývajú plynovod.
Texel
Pixel, ale nie obrazovka, ale textúra. Jeho minimálny prvok.
Textúrovanie alebo mapovanie textúr
Najbežnejšou metódou realistického modelovania povrchov je prekrytie textúr obrázkami na nich. V tomto prípade sa samozrejme berie do úvahy vzdialenosť, perspektíva a orientácia trojuholníka.
textúra
Dvojrozmerný obrázok je bitmapa „natiahnutá“ na 3D objekt. Pomocou textúr nastavujete rôzne parametre materiálu, z ktorého je objekt zložený: jeho vzor (najtradičnejšie použitie), stupeň osvetlenia jeho rôznych častí (mapa osvetlenia alebo svetelná mapa), schopnosť odrážať svetlo ( zrkadlová mapa) a rozptýli ju (difúzna mapa), nepravidelnosti (hrboľatá mapa) atď.
Teselácia
Proces delenia zložitých mnohouholníkov a zakrivených plôch, popísaných matematickými funkciami, na trojuholníky prijateľné pre 3D akcelerátor. Tento krok je často voliteľný; napríklad 3D modely vo väčšine hier už zvyčajne pozostávajú z trojuholníkov. Ale napríklad zaoblené steny v Quake III: Arena sú príkladom objektu, pre ktorý je teselácia nevyhnutná.
Bod alebo vrchol (vertex)
Bod v priestore definovaný tromi súradnicami (x, y, z). Jednotlivé body sa používajú zriedka, ale sú základom pre zložitejšie objekty: čiary, trojuholníky, bodové sprity. Okrem samotných súradníc možno k bodu „pripojiť“ aj ďalšie údaje: súradnice textúry, vlastnosti osvetlenia a hmly atď.
Transformácia
Všeobecný termín pre proces viacstupňovej transformácie 3D objektov na dvojrozmerný obraz na obrazovke. Predstavuje preklad množiny vrcholov z jedného súradnicového systému do druhého.
Trojuholník
Takmer všetka trojrozmerná grafika pozostáva z trojuholníkov ako najjednoduchších a najpohodlnejších primitív na spracovanie - tri body vždy jednoznačne definujú rovinu v priestore, čo sa o zložitejších polygónoch povedať nedá. Všetky ostatné polygóny a zakrivené povrchy sú rozdelené na trojuholníky (v podstate ploché oblasti), ktoré sa potom používajú na výpočet osvetlenia a aplikáciu textúr. Tento proces sa nazýva teselácia.
Filtrovanie textúry
Metóda na zlepšenie kvality textúrovania pri zmene vzdialenosti od pozorovateľa. Najjednoduchšia metóda, bilineárne filtrovanie, používa priemernú farebnú hodnotu štyroch susedných textúrových texelov. Zložitejšie, trilineárne filtrovanie, tiež využíva informácie z úrovní MIP. Najmodernejšou a najkvalitnejšou (a zároveň najpomalšou) metódou je anizotropná filtrácia, ktorá vypočíta výslednú hodnotu pomocou celej sady (zvyčajne od 8 do 32) texelov nachádzajúcich sa v blízkosti.
Shader (shader)
Malý program pre urýchľovač grafického procesora (GPU), ktorý špecifikuje
mu spôsob spracovania trojrozmernej grafiky.
| Niektoré možnosti implementované Používanie shaderov |
| Zaujímavé odkazy
www.scene.org www.nvidia.com/view.asp?PAGE=demo_catalog www.nvidia.com/search.asp?keywords=Demo www.cgshaders.org |
Počítačová grafika je oblasť informatiky, ktorá študuje prostriedky a metódy vytvárania a spracovania grafických obrazov pomocou výpočtovej techniky. Hoci existuje veľa tried softvéru na prácu s počítačovou grafikou, existujú štyri typy počítačovej grafiky. Toto rastrová grafika, vektorová grafika, trojrozmerná a fraktálna grafika. Líšia sa princípmi tvorby obrazu pri zobrazení na obrazovke monitora alebo pri tlači na papier.
Rastrová grafika sa používa pri vývoji elektronických (multimediálnych) a tlačených publikácií. Ilustrácie vytvorené pomocou rastrovej grafiky sa zriedkavo vytvárajú ručne pomocou počítačových programov. Najčastejšie sa na tento účel používajú naskenované ilustrácie pripravené umelcom na papieri alebo fotografie. Digitálne fotoaparáty a videokamery nedávno našli široké využitie na vkladanie rastrových obrázkov do počítača. Väčšina grafických editorov určených na prácu s rastrovými ilustráciami sa teda nezameriava ani tak na vytváranie obrázkov, ale na ich spracovanie. Na internete sa rastrové ilustrácie používajú v prípadoch, keď je potrebné sprostredkovať celú škálu odtieňov farebného obrazu.
Softvérové nástroje na prácu s vektorovou grafikou sú naopak určené predovšetkým na tvorbu ilustrácií a v menšej miere na ich spracovanie. Takéto nástroje sú široko používané v reklamných agentúrach, dizajnérskych kanceláriách, redakciách a vydavateľstvách. Dizajnérske práce založené na použití písma a jednoduchých geometrických prvkov sa oveľa ľahšie riešia pomocou vektorovej grafiky. Existujú príklady vysoko umeleckých diel vytvorených pomocou vektorovej grafiky, ale sú skôr výnimkou ako pravidlom, pretože umelecká príprava ilustrácií pomocou vektorovej grafiky je mimoriadne zložitá.
Trojrozmerná grafika sa široko používa v inžinierskom programovaní, počítačovom modelovaní fyzických objektov a procesov, animácii, kinematografii a počítačových hrách.
Softvérové nástroje na prácu s fraktálnou grafikou sú navrhnuté tak, aby automaticky generovali obrázky pomocou matematických výpočtov. Vytvorenie fraktálnej umeleckej kompozície nie je o kreslení alebo dizajne, ale o programovaní. Fraktálna grafika sa zriedka používa na vytváranie tlačených alebo elektronických dokumentov, ale často sa používa v zábavných programoch.
Rastrová grafika
Hlavným (najmenším) prvkom rastrového obrázku je bodka. Ak je obraz na obrazovke, potom sa tento bod nazýva pixel. Každý pixel v rastrovom obrázku má vlastnosti: umiestnenie a farbu. Čím vyšší je počet pixelov a čím menšie sú ich veľkosti, tým lepšie bude obrázok vyzerať. Veľké množstvo údajov je veľkou výzvou pri použití rastrových obrázkov. Aktívna práca s veľkými ilustráciami, ako sú napríklad pásy časopisov, vyžaduje počítače s mimoriadne veľkým množstvom pamäte RAM (128 MB alebo viac). Samozrejme, takéto počítače musia mať aj výkonné procesory. Druhou nevýhodou rastrových obrázkov je, že sa nedajú zväčšiť na zobrazenie detailov. Keďže obrázok pozostáva z bodiek, zväčšenie obrázka spôsobí, že sa bodky zväčšia a budú pripomínať mozaiku. Pri zväčšovaní rastrového obrázku nie sú viditeľné žiadne ďalšie detaily. Zväčšenie rastrových bodov navyše vizuálne skresľuje ilustráciu a robí ju drsnou. Tento efekt sa nazýva pixelácia.
Vektorová grafika
Tak ako v rastrovej grafike je hlavným prvkom obrázku bod, tak aj vo vektorovej grafike je hlavným prvkom obrázku riadok(nezáleží na tom, či ide o priamku alebo krivku). Samozrejme, v rastrovej grafike sú aj čiary, ale tam sú považované za kombinácie bodov. Pre každý čiarový bod v rastrovej grafike je pridelená jedna alebo viac pamäťových buniek (čím viac farieb môžu mať body, tým viac buniek je im pridelených). Podľa toho, čím dlhší je riadok rastra, tým viac pamäte zaberá. Vo vektorovej grafike množstvo pamäte obsadenej čiarou nezávisí od veľkosti čiary, pretože čiara je reprezentovaná ako vzorec alebo presnejšie vo forme niekoľkých parametrov. Čokoľvek robíme s týmto riadkom, menia sa iba jeho parametre uložené v pamäťových bunkách. Počet buniek zostáva nezmenený pre ktorýkoľvek riadok.
Čiara je elementárny objekt vektorovej grafiky. Všetko na vektorovej ilustrácii sa skladá z čiar. Najjednoduchšie objekty sa kombinujú do zložitejších, napríklad štvoruholníkový objekt si možno predstaviť ako štyri spojené čiary a objekt kocky je ešte zložitejší: možno ho považovať buď za dvanásť spojených čiar, alebo za šesť spojených štvoruholníkov. Kvôli tomuto prístupu sa vektorová grafika často nazýva objektovo orientovaná grafika. Povedali sme, že objekty vektorovej grafiky sú uložené v pamäti ako množina parametrov, no netreba zabúdať, že všetky obrázky sa na obrazovke stále zobrazujú ako bodky (jednoducho preto, že obrazovka je tak navrhnutá). Pred zobrazením každého objektu na obrazovke program vypočíta súradnice bodov obrazovky v obraze objektu, preto sa vektorová grafika niekedy nazýva vypočítaná grafika. Podobné výpočty sa robia pri výstupe objektov do tlačiarne. Ako všetky objekty, aj čiary majú vlastnosti. Tieto vlastnosti zahŕňajú: tvar čiary, hrúbka, farba, charakter čiary(plné, bodkované atď.). Uzavreté čiary majú vlastnosť plnenia. Vnútorná oblasť uzavretej slučky môže byť vyplnená farbou, textúrou alebo mapou. Najjednoduchšia čiara, ak nie je uzavretá, má dva vrcholy, ktoré sa nazývajú uzly. Uzly majú tiež vlastnosti, ktoré určujú, ako vyzerá horná časť čiary a ako sa dve čiary navzájom spájajú.
Fraktálna grafika
Fraktál je vzor, ktorý pozostáva z prvkov, ktoré sú si navzájom podobné. Existuje veľké množstvo grafických obrázkov, ktoré sú fraktálmi: trojuholník Sierpinski, snehová vločka Koch, „drak Harter-Haithway“, sada Mandelbrot. Konštrukcia fraktálneho vzoru sa vykonáva pomocou nejakého druhu algoritmu alebo automatickým generovaním obrázkov pomocou výpočtov pomocou špecifických vzorcov. Zmena hodnôt v algoritmoch alebo koeficientov vo vzorcoch vedie k úpravám týchto obrázkov. Hlavnou výhodou fraktálnej grafiky je, že do súboru fraktálneho obrázka sú uložené iba algoritmy a vzorce.
3D grafika
Trojrozmerná grafika (3D grafika) študuje techniky a metódy na vytváranie trojrozmerných modelov objektov, ktoré sa veľmi podobajú skutočným. Takéto trojrozmerné obrázky je možné otáčať a prezerať zo všetkých strán. Na vytváranie trojrozmerných obrázkov sa používajú rôzne grafické tvary a hladké povrchy. Pomocou nich sa najskôr vytvorí rám objektu, potom sa jeho povrch pokryje materiálmi, ktoré sú vizuálne podobné tým skutočným. Potom sa vykoná odľahčenie, gravitácia, atmosférické vlastnosti a ďalšie parametre priestoru, v ktorom sa objekt nachádza. Pre pohybujúce sa objekty uveďte trajektóriu pohybu a rýchlosť.
Základné pojmy počítačovej grafiky
V počítačovej grafike býva pojem rozlíšenie najviac mätúci, keďže sa musíme zaoberať viacerými vlastnosťami rôznych objektov naraz. Je potrebné jasne rozlišovať rozlíšenie obrazovky, rozlíšenie tlačového zariadenia a rozlíšenie obrazu. Všetky tieto pojmy sa vzťahujú na rôzne objekty. Tieto typy rozlíšení spolu nijako nesúvisia, kým nepotrebujete vedieť, akú fyzickú veľkosť bude mať obraz na obrazovke monitora, tlač na papier alebo súbor na pevnom disku.
Rozlíšenie obrazovky je vlastnosťou počítačového systému (v závislosti od monitora a grafickej karty) a operačného systému (v závislosti od nastavení systému Windows). Rozlíšenie obrazovky sa meria v pixeloch (bodoch) a určuje veľkosť obrazu, ktorý sa celý zmestí na obrazovku.
Rozlíšenie tlačiarne je vlastnosť tlačiarne, ktorá vyjadruje počet jednotlivých bodov, ktoré je možné vytlačiť na plochu jednotky dĺžky. Meria sa v jednotkách dpi (bodov na palec) a určuje veľkosť obrázka pri danej kvalite alebo naopak kvalitu obrázka pri danej veľkosti.
Rozlíšenie obrazu je vlastnosťou samotného obrazu. Tiež sa meria v bodoch na palec - dpi a nastavuje sa pri vytváraní obrázka v grafickom editore alebo pomocou skenera. Na zobrazenie obrázka na obrazovke teda stačí, aby mal rozlíšenie 72 dpi a na tlač na tlačiarni - nie menej ako 300 dpi. Hodnota rozlíšenia obrázka je uložená v súbore obrázka.
Fyzická veľkosť obrázka určuje veľkosť obrázka vertikálne (výška) a horizontálne (šírka); možno ju merať v pixeloch aj v jednotkách dĺžky (milimetre, centimetre, palce). Nastavuje sa pri vytváraní obrázka a ukladá sa spolu so súborom. Ak sa obrázok pripravuje na zobrazenie na obrazovke, jeho šírka a výška sú špecifikované v pixeloch, aby sa vedelo, akú veľkú časť obrazovky zaberá. Ak sa obrázok pripravuje na tlač, jeho veľkosť je určená v jednotkách dĺžky, aby sa vedelo, koľko z listu papiera zaberie.
Fyzická veľkosť a rozlíšenie obrazu sú neoddeliteľne spojené. Keď zmeníte rozlíšenie, fyzická veľkosť sa automaticky zmení.
Pri práci s farbou sa používajú tieto pojmy: farebná hĺbka (nazývaná aj farebné rozlíšenie) a farebný model.
Na kódovanie farby obrazového pixelu možno prideliť iný počet bitov. To určuje, koľko farieb sa môže súčasne zobraziť na obrazovke. Čím dlhší je binárny kód farby, tým viac farieb je možné použiť v dizajne. Farebná hĺbka je počet bitov, ktoré sa používajú na zakódovanie farby jedného pixelu. Na zakódovanie dvojfarebného (čiernobieleho) obrázka stačí prideliť jeden bit, ktorý bude reprezentovať farbu každého pixelu. Pridelenie jedného bajtu vám umožňuje zakódovať 256 rôznych farieb. Dva bajty (16 bitov) umožňujú definovať 65536 rôznych farieb. Tento režim sa nazýva High Color. Ak sa na kódovanie farieb použijú tri bajty (24 bitov), súčasne je možné zobraziť 16,5 milióna farieb. Tento režim sa nazýva True Color. Veľkosť súboru, do ktorého je obrázok uložený, závisí od farebnej hĺbky.
Farby v prírode sú zriedka jednoduché. Väčšina farebných odtieňov vzniká zmiešaním základných farieb. Metóda rozdelenia farebného odtieňa na jednotlivé zložky sa nazýva farebný model. Existuje mnoho rôznych typov farebných modelov, ale počítačová grafika zvyčajne nepoužíva viac ako tri. Tieto modely sú známe pod názvami: RGB, CMYK, HSB.
RGB farebný model
Najjednoduchším a najzrejmejším modelom je RGB. Tento model funguje s monitormi a domácimi televízormi. Každá farba sa považuje za pozostávajúcu z troch hlavných zložiek: červená (červená), zelená (zelená) a modrá (modrá). Tieto farby sa nazývajú primárne.
Tiež sa verí, že keď je jedna zložka superponovaná na druhú, zvyšuje sa jas celkovej farby. Kombinácia troch zložiek dáva neutrálnu farbu (šedá), ktorá má pri vysokom jase tendenciu k bielej. To zodpovedá tomu, čo vidíme na obrazovke monitora, takže tento model sa vždy používa pri príprave obrazu určeného na reprodukciu na obrazovke. Ak obrázok prechádza počítačovým spracovaním v grafickom editore, potom by mal byť prezentovaný aj v tomto modeli.
Metóda získania nového odtieňa súčtom jasu jednotlivých zložiek sa nazýva aditívna metóda. Používa sa všade tam, kde sa farebný obraz pozerá v prechádzajúcom svetle („cez prenos“): na monitoroch, diaprojektoroch atď. Nie je ťažké uhádnuť, že čím nižší jas, tým tmavší odtieň. Preto v aditívnom modeli má centrálny bod, ktorý má nulové hodnoty komponentov (0,0,0), čiernu farbu (bez lesku obrazovky monitora). Biela farba zodpovedá maximálnym hodnotám komponentov (255, 255, 255). RGB model je aditívny a jeho zložky: červená (255,0,0), zelená (0,255,0) a modrá (0,0,255) sú tzv. primárne farby.
Farebný model CMYK
Tento model sa používa skôr na prípravu tlačených obrázkov ako obrazoviek. Líšia sa tým, že nie sú viditeľné v prechádzajúcom, ale v odrazenom svetle. Čím viac atramentu na papier nanesiete, tým viac svetla absorbuje a menej odráža. Kombinácia troch základných farieb pohltí takmer všetko dopadajúce svetlo a zvonku obraz vyzerá takmer čierny. Na rozdiel od modelu RGB zvýšenie množstva farby nevedie k zvýšeniu vizuálneho jasu, ale skôr k zníženiu.
Preto sa na prípravu tlačených obrázkov nepoužíva aditívny (sčítací) model, ale subtraktívny (subtraktívny) model. Farebné zložky tohto modelu nie sú primárne farby, ale tie, ktoré sú výsledkom odčítania základných farieb od bielej:
modrá (azúrová)= Biela - červená = zelená + modrá (0,255,255)
fialová (fialová) (purpurová)= Biela - zelená = červená + modrá (255,0,255)
žltá= Biela - modrá = červená + zelená (255,255,0)
Tieto tri farby sa nazývajú dodatočné, pretože dopĺňajú základné farby k bielej.
Významným problémom pri tlači je čierna farba. Teoreticky sa dá získať kombináciou troch základných alebo doplnkových farieb, ale v praxi sa výsledok ukáže ako nevhodný. Preto bol do farebného modelu CMYK pridaný štvrtý komponent - čierna. Tento systém mu vďačí za písmeno K vo svojom názve (blacK).
V tlačiarňach sa farebné obrázky tlačia v niekoľkých fázach. Postupným umiestnením azúrovej, purpurovej, žltej a čiernej tlače na papier sa získa plnofarebná ilustrácia. Preto sa hotový obrázok získaný v počítači pred tlačou rozdelí na štyri zložky jednofarebného obrázka. Tento proces sa nazýva separácia farieb. Moderné grafické editory majú nástroje na vykonanie tejto operácie.
Na rozdiel od RGB modelu je stredový bod biely (žiadne farbivá na bielom papieri). K trom farebným súradniciam pribudla štvrtá - intenzita čiernej farby. Čierna os vyzerá izolovane, ale to dáva zmysel: pridaním farebných komponentov k čiernej bude stále čierna. Pridanie farieb v modeli CMYK si môže každý skontrolovať tak, že vezme do ruky modré, sivé a žlté ceruzky alebo fixy. Zmes modrej a žltej na papieri vytvára zelenú, fialová a žltá červená atď. Keď sa zmiešajú všetky tri farby, výsledkom je neurčitá tmavá farba. Preto bola v tomto modeli dodatočne potrebná čierna farba.
Farebný model HSB
Niektoré grafické editory umožňujú pracovať s farebným modelom HSB. Ak je model RGB najvhodnejší pre počítače a model CMYK je najvhodnejší pre tlačiarne, potom je pre ľudí najvhodnejší model HSB. Je to jednoduché a intuitívne. Model HSB má tiež tri komponenty: odtieň farby (Hue), sýtosť farieb (sýtosť) A jas farieb (jas). Úpravou týchto troch komponentov môžete vytvoriť toľko vlastných farieb ako pri iných modeloch. Odtieň farby udáva číslo farby v spektrálnej palete. Sýtosť farieb charakterizuje jej intenzitu – čím je vyššia, tým je farba „čistejšia“. Jas farby závisí od pridania čiernej k danej farbe – čím viac, tým menšia je jasnosť farby.
Farebný model HSB je vhodný na použitie v tých grafických editoroch, ktoré nie sú zamerané na spracovanie hotových obrázkov, ale na ich vytváranie vlastnými rukami. Existujú programy, ktoré umožňujú simulovať rôzne umelecké nástroje (štetce, perá, fixky, ceruzky), maliarske materiály (akvarel, gvaš, olej, atrament, uhlie, pastel) a materiály na plátne (plátno, kartón, ryžový papier, atď.). Pri vytváraní vlastného umeleckého diela je vhodné pracovať v HSB modeli a po dokončení je možné ho previesť na RGB alebo CMYK model v závislosti od toho, či bude použitý ako obrazovka alebo tlačená ilustrácia. Hodnota farby je zvolená ako vektor siahajúci od stredu kruhu. Bodka v strede predstavuje bielu (neutrálnu) farbu a bodky po obvode predstavujú čisté farby. Smer vektora určuje farebný odtieň a je špecifikovaný v HSB modeli v uhlových stupňoch. Dĺžka vektora určuje sýtosť farieb. Jas farieb sa nastavuje na samostatnej osi, ktorej nulový bod je čierny.
Grafické formáty
Akýkoľvek grafický obrázok sa uloží do súboru. Spôsob rozloženia grafických údajov pri ich uložení do súboru určuje grafický formát súboru. Existujú formáty súborov pre rastrové obrázky a vektorové obrázky.
Rastrové obrázky sa ukladajú do súboru vo forme obdĺžnikovej tabuľky, v ktorej každej bunke je zapísaný binárny farebný kód príslušného pixelu. V takomto súbore sú uložené údaje o iných vlastnostiach grafického obrazu, ako aj o jeho kompresnom algoritme.
Vektorové obrázky sa ukladajú do súboru ako zoznam objektov a hodnôt ich vlastností - súradnice, veľkosti, farby atď.
Existuje pomerne veľké množstvo formátov rastrových aj vektorových grafických súborov. Medzi touto rozmanitosťou formátov neexistuje ideálny, ktorý by uspokojil všetky možné požiadavky. Výber jedného alebo druhého formátu na uloženie obrázka závisí od cieľov a cieľov práce s obrázkom. Ak je potrebná fotografická presnosť reprodukcie farieb, potom sa dáva prednosť niektorému z rastrových formátov. Odporúča sa ukladať logá, diagramy a dizajnové prvky vo vektorových formátoch. Formát súboru ovplyvňuje veľkosť pamäte, ktorú súbor zaberá. Grafické editory umožňujú používateľovi nezávisle zvoliť formát na uloženie obrázka. Ak budete pracovať s grafickým obrázkom len v jednom editore, je vhodné zvoliť formát, ktorý editor štandardne ponúka. Ak budú dáta spracovávať iné programy, oplatí sa použiť niektorý z univerzálnych formátov.
Existujú univerzálne formáty grafických súborov, ktoré súčasne podporujú vektorové aj rastrové obrázky.
Formátovať PDF(anglicky: Portable Document Format) je navrhnutý na prácu so softvérovým balíkom Acrobat. V tomto formáte je možné ukladať obrázky vo vektorových aj rastrových formátoch, text s veľkým počtom fontov, hypertextové odkazy a dokonca aj nastavenia tlačového zariadenia. Veľkosť súborov je pomerne malá. Umožňuje iba prezeranie súborov, úprava obrázkov v tomto formáte nie je možná.
Formátovať EPS(anglicky: Encapsulated PostScript - encapsulated postscript) - formát, ktorý podporujú programy pre rôzne operačné systémy. Odporúča sa na tlač a vytváranie ilustrácií v systémoch DTP. Tento formát umožňuje uložiť vektorový obrys, ktorý ohraničí rastrový obrázok.
Formáty rastrových grafických súborov
Existuje niekoľko desiatok formátov rastrových obrázkov. Každý z nich má svoje vlastné pozitívne vlastnosti, ktoré určujú vhodnosť jeho použitia pri práci s určitými programami. Pozrime sa na najčastejšie z nich.
Pomerne bežný formát je Bitová mapa(anglicky: Bit map image - image bit map). Súbory v tomto formáte majú príponu .BMP. Tento formát podporujú takmer všetky rastrové grafické editory. Hlavnou nevýhodou formátu BMP je veľká veľkosť súboru kvôli nedostatku kompresie.
Formát sa používa na ukladanie viacfarebných obrázkov JPEG(angl. Joint Photographic Expert Group - spoločná expertná skupina vo fotografickom priemysle), ktorej súbory majú príponu .JPG alebo .JPEG. Umožňuje komprimovať obrázok s veľkým faktorom (až 500-krát) kvôli nenávratnej strate časti dát, čo výrazne zhoršuje kvalitu obrazu. Čím menej farieb má obrázok, tým horší je efekt použitia formátu JPEG, ale pri farebných fotografiách na obrazovke je to sotva badateľné.
Formátovať GIF(anglicky: Graphics Interchange Format - grafický formát na výmenu) je najkompaktnejší z grafických formátov, ktorý nedochádza k strate dát a umožňuje niekoľkonásobne zmenšiť veľkosť súboru. Súbory v tomto formáte majú príponu .GIF. V tomto formáte sa ukladajú a prenášajú obrázky s nízkymi farbami (až 256 odtieňov), napríklad ručne kreslené ilustrácie. Formát GIF má zaujímavé funkcie, ktoré umožňujú zachovať efekty, ako je priehľadnosť pozadia a animácia obrázkov. Formát GIF vám tiež umožňuje zaznamenať obrázok „cez čiaru“, takže ak máte iba časť súboru, môžete vidieť celý obrázok, ale s nižším rozlíšením.
Grafický formát PNG(anglicky: Portable Network Graphic) – grafický formát súboru podobný formátu GIF, ktorý však podporuje oveľa viac farieb.
Pre dokumenty, ktoré sa prenášajú cez internet, je veľmi dôležitá malá veľkosť súboru, pretože od nej závisí rýchlosť prístupu k informáciám. Preto sa pri príprave webových stránok používajú typy grafických formátov, ktoré majú vysoký pomer kompresie údajov: .JPEG, .GIF, .PNG.
V polygrafickom priemysle sú kladené mimoriadne vysoké nároky na kvalitu obrazu. Toto odvetvie používa špeciálny formát TIFF(angl. Tagged Image File Format - formát tagovaného (označeného) obrazového súboru). Súbory v tomto formáte majú príponu .TIF alebo .TIFF. Poskytujú kompresiu s dostatočným koeficientom a možnosťou ukladania ďalších údajov do súboru, ktorý sa na obrázku nachádza v pomocných vrstvách a obsahuje anotácie a poznámky k obrázku.
Formátovať PSD(Anglicky: PhotoShop Document). Súbory v tomto formáte majú príponu .PSD. Ide o formát programu Photoshop, ktorý umožňuje zaznamenať rastrový obrázok s mnohými vrstvami, dodatočnými farebnými kanálmi, maskami, t.j. tento formát dokáže uložiť všetko, čo používateľ vytvoril, viditeľné na monitore.
Formáty súborov vektorovej grafiky
Existuje oveľa menej formátov vektorových grafických súborov. Uveďme príklady najbežnejších z nich.
WMF(anglicky: Windows MetaFile - Windows metafile) - univerzálny formát pre Windows doplnky. Používa sa na uloženie kolekcie grafiky Microsoft Clip Gallery. Hlavnými nevýhodami sú skreslenie farieb a nemožnosť uložiť množstvo dodatočných parametrov objektu.
CGM(anglicky: Computer Graphic Metafile – metasúbor počítačovej grafiky) – široko používa štandardný formát vektorových grafických dát na internete.
CDR(anglicky: CorelDRAw files - CorelDRaw files) - formát používaný vo vektorovom grafickom editore Corel Draw.
A.I.- formát, ktorý podporuje vektorový editor Adobe Illustrator.