Питання по курсу “Системи та технології комп'ютерної графіки” (стр. 5 )

1 Автоматизоване проектування Основні функції, побудова, перетворення Для виводу на монітори

2 Видавнича справа Внутрішні Основні функції

21.  Перетворення вектор-растр

При перетворенні вектор-растр перш за все растр прив'язується до дискретної сітки векторного зображення. І для цього растрове поле, що задано початковою та кінцевою точками, розташовується на дискретному полі, наприклад глобального масиву (дивись розділ "формування вікна"). Після цього початкова та кінцева точки вектору прив'язуються до растрового поля, як це показано на мал.. Першою процедурою є прив'язка вектора до растра з врахуванням похибки цієї прив'язки (на малюнку це не збігання кінців вектора з растром, що призводить до зміни нахилу вектора та його довжини). Звичайно ця похибка по Y дорівнює d/2, де d - відстань між рядками растру.

На малюнку праворуч показано формування вектора А-В на растрі з відстанню між рядками d:

Розглядаються трикутники А, R1,R10 та А, В,С. В них відомі катети для трикутника АВС - (X2- X1) та (Y2-Y1), а для трикутника А, R1,R10; R1(Y)-R10(Y)=d це крок растру по Y. Для вирішення задачі треба знайти R10(X)-A(X) щоб записати відповідні значення у растрову пам'ять). Розглядається подібність цих трикутників і співвідношення для обчислення R10(X)-A(X)=d ( X2-X1)/(Y2-Y1). Обчислені значення R10(X)-A(X), R2(X)-R1(X) …. надають можливість вибрати довжину та розташування сходинок. Звичайно це робиться щоб отримати зв'язану лінію і щоб вона мала менше відхилення від лінії АВ. Існують алгоритми малювання сходинок які відрізняються, наприклад, для векторів кола чи еліпса.

22.  Перетворення растр- вектор

Це одне з найбільш популярних та цінних перетворень. Його необхідність ще пов'язана і з тим, що сучасні ефективні засоби введення графічної інформації на виході мають растровий опис зображення. Такими засобами є і сканери, і фотокамери, і цифрові телевізійні камери, що зараз широко використовуються. Складність алгоритмів залежить від зображення, що обробляється та того, що хоче отримати користувач програми та алгоритмів, які закладено в систему. Звичайно використовуються алгоритми сплайн-апроксимації і у більшості випадків досить складні. У найбільш простому випадку виконується векторний опис контуру при заданій похибці.

23.  “Веєрна інтерполяція”

Найбільш простим методом лінійної інтерполяції є так звана "веєрна" інтерполяція (у лапки взято російське слово, бо опахальне погано звучить і багатьом не зрозуміле). Суть алгоритма досить проста. Проводиться вектор через дві найближчі точки і шукається відстань від продовження вектора до наступної точки. Якщо відстань менша за прийняте обмеження, то вектор продовжується далі, а якщо більше, то з кінці вектора будується новий вектор і таким чином робиться обхід контура. Приклад надано на малюнку.

В реальних потужних програмах перетворення растр-вектор окрім простого векторного опису контуру робиться зафарбування зв'язаних контурів та класифікація деяких зображень, наприклад, виділення кола, еліпса чи іншої заданої фігури або об'єкта. Така класифікація може виконуватись за допомогою людини.

24.  Модель RGB

В її основі лежать три кольори: Red - червоний, Green - зелений і Blue- синій. Вона ідеально зручна для поверхонь, які світяться (монітори, телевізори, кольорові лампи і т. п.). За допомогою цих трьох основних кольорів можна отримати майже увесь видимий спектр. Наприклад, жовтий колір - це поєднання червоного та зеленого. Тому RGB називають адитивною системою змішування кольорів. Зображення на екрані монітору, а також скановані зображення кодуються в моделі RGB.

Модель зображають у вигляді одиничного куба з ортами: (1;0;0) – червоний, (0;1;0) - зелений, (0;0;1) - синій і початком (0;0;0) - чорний. На малюнку зображено куб та розподілення кольорів уздовж зазначених векторів.

В точці початку відрахування координатних осей всі значення дорівнюють нулю (чорний колір), а в протилежній точці максимальні значення при змішуванні утворюють білий колір. Якщо дві ці точки з’єднати відрізком, то на цьому відрізку буде знаходитися шкала відтінків від чорного до білого - сіра шкала. Три вершини куба дають три чисті початкові кольори. В свою чергу, кожна з трьох інших вершин між ними дає чистий, змішаний з двох основних, колір. Кожний кольоровий канал і сіра шкала має 256 градацій сірого

25.  Кольорові моделі СМY і СМYК

Дана модель застосовується для відображаючих поверхонь (типографських і принтерних фарб, плівок і т. п.). Кольори цієї моделі основані на відчисленні частини спектру падаючого світла (білого) і мають назву субстрактні. При змішуванні двох основних кольорів результат виявиться темнішим будь-якого з початкових, оскільки кожний з кольорів поглинає свою частину спектра. Канали СМY являють собою залишок після віднімання основних RGB-компонентів із білого кольору (як відомо, білий колір складається з повного спектру кольорів). При цьому залишаються наступні кольори: Суаn - блакитний (білий колір мінус червоний), Маgenta - пурпуровий (білий мінус зелений), Yellow - жовтий (білий мінус синій).

Як удосконалення цієї моделі з’явилась модель СМYК, що була створена для опису процесу повнокольорового друку, наприклад, на кольоровому принтері. Пурпурна, блакитна та жовта фарби послідовно наносяться на папір в різних пропорціях. Головка принтера збудована таким чином, що дозволяє використовувати ці кольори (поліграфічну тріаду) одночасно і за один прохід по паперу. Нанесені на одне місце основні кольори змішуються, утворюючи потрібні відтінки. Однак чорний колір отримати методом змішування трьох основних кольорів неможливо в зв’язку з тим, що замість чорного виходить скоріше сірокоричневий колір. Для отримання чистого чорного і відтінків сірого в модель СMY був доданий новий компонент - чорний колір. В кольоровій моделі СМYК - це і є літера К (Вlack). Таким чином, СМYК - чотирьох канальна кольорова модель.

Модель СМYК призначена для опису друкованих зображень. Її кольорове охоплення значно нижче, ніж у RGB, так як модель СМYК описує відображенні кольори, інтенсивність яких завжди менше, ніж у випромінюючих. Розглядати СМYК можна як похідну моделі СМY. Простір цієї моделі аналогічний простору моделі RGB, тільки з зміщенням початку координат.

Змішування всіх трьох компонентів при максимальних значеннях дає чорний колір. З іншого боку, при повній відсутності фарби та, відповідно нульових значеннях основних компонентів, виходить білий колір. У СМYК білий колір слід сприймати як білий папір. При змішуванні основних компонентів з рівними значеннями виходять відтінки сірого кольору і утворюється сіра шкала.

Ця кольорова модель має декілька особливостей, через які перехід до неї може створити деякі проблеми. Кольорове охоплення СМYК недостатньо велике, і переведення в цю модель із моделі RGB може привести до деяких зпотворень передання кольорів. Частина кольорів в моделі RGB не може бути передана на папері, внаслідок чого не входить в охоплення моделі СМYК. Ця модель має проблеми з передаванням яскраво-блакитних, синіх, зелених і оранжевих кольорів. При конвертуванні ці кольори перетворюються у найбільш близькі до них в моделі СМYК.

Незважаючи на те, що в СМYК не редагуються зображення, проте, якщо воно готовиться до друку, то часто виникає необхідність проглянути відповідність кольорів зображення кольоровому охопленню моделі. Кожного разу, коли виникає така необхідність, перетворення зображення в СМYК та назад в RGB з великою долею ймовірності приведе до погіршення якості зображення. Тому, якщо є можливість, потрібно звертатись до додаткових засобів, як наприклад, у Рhotoshop - функція перегляду зображення в моделі СМYК без дійсного перетворення в цю модель.

Як і модель RGB, модель СМYК є приладо-залежною. Це означає, що при роботі з різними пристроями виведення та друку зображення (наприклад, моніторами і кольоровими принтерами) одне і те саме графічне зображення буде виглядати по-різному. Слід також мати на увазі, що колір який отримуємо, залежить не тільки від значень базових складових, але і від параметрів пристроїв; властивостей паперу що використовується, особливостей принтерів, властивостей люмінофору в моніторах від різних фірм-виробників, наявності апаратного кольорового контролю монітора, а також властивостей відео карти. В процесі роботи по підготовці та виведенні на друк зображення беруть участь пристрої, працюючі як в моделі RGB, так і СМYК. До перших можна віднести монітори, сканери і цифрові камери, а до других - кольорові принтери і фотонабірні автомати. Оскільки кольорові охоплення цих пристроїв відрізняються, необхідні перетворення із одної моделі в іншу пов’язані з неминучим зіпсуванням кольорів і відтінків. Тому для досягнення необхідного кольору була створена спеціальна система кольорового корегування - програма, мета якої полягає в досягненні однакових кольорів для всіх етапів роботи з зображеннями, починаючи з сканування і закінчуючи виведенням на друк.

Кольорова модель Lab

Кольорова модель Lab, що є приладо-незалежною моделлю, основана на сприйнятті людиною кольору. При однаковій інтенсивності око людини сприймає зелений колір променів найбільш яскравим, трохи менш яскравим - червоний колір, і ще більш темним - синій. Необхідно мати на увазі, що яскравість є характеристикою сприйняття, а не самого кольору.

Будь-який колір в моделі Lab визначається яскравістю (brightness) і двома хроматичними компонентами - параметром "а", що змінюється в межах від зеленого до червоного, і параметром "b", що змінюється від синього до жовтого. Яскравість в моделі Lab повністю відокремлена від кольору, що робить модель зручною для регулювання контрасту, різкості та інших тонових характеристик зображення. Ця модель є трьох канальною. Її кольорове охоплення відповідає кольоровому охопленню ока звичайної людини, а також вміщує охоплення всіх інших кольорових моделей. Цей факт дозволяє перетворювати зображення в формат Lab із, наприклад, RGB та зворотньо без зміни кольору та втрати якості зображення, що є суттєвою перевагою даної кольорової моделі.