Що таке графічний примітив? Визначення, застосування та особливості

26 0 Новини високих технологій

Починаючи працювати в редакторах, новачки можуть зіткнутися з таким поняттям, як "графічний примітив". Для роботи знання в цій області будуть дуже корисні. Що таке графічний примітив і як він використовується? Так називають простий або низькорівневий об'єкт, а також елементарну операцію. З їх допомогою можна побудувати більш складні об'єкти і здійснювати операції більш високого рівня. Примітиви в графічному редакторі — це базові елементи, такі як лінії, криві і полігони, які можуть бути об'єднані для створення більш складних графічних зображень. У програмуванні це основні операції, підтримувані мовою програмування. Для створення будь-якого креслення на комп'ютері такі графічні примітиви - це те, що утворює частину програмного забезпечення.


Що таке графічний примітив? Визначення, застосування та особливості

Використання примітивів в редакторах

Графіка в загалом сенсі складається з трьох основних елементів, на відміну від великого різноманіття графічних додатків: пікселя, лінії та полігону. Основна з цих елементарних структур — піксель. Графічні примітиви в графічному редакторі являють собою простий об'єкт, необхідний для створення або побудови складних зображень. Графіка в програмах для створення векторних зображень побудована на таких елементах, як точка, лінія і складаються з них прості фігури. Це коло, трикутник і квадрат, які також можна назвати полігонами. Тому найчастіше при роботі в графічному редакторі називаються примітивами саме ці прості фігури. Для растрової графіки таким елементом буде піксель.


Що таке графічний примітив? Визначення, застосування та особливості

Що таке піксель?

Піксель — це графічний примітив, який є точкою світла. Це всього лише одна маленька точка, частину растрового зображення. Хоча він не має структури, але, безумовно, є будівельним блоком. Отже, піксель — графічний примітив. Дозвіл ЕПТ-моніторів пов'язано з розміром цієї точки і її діаметром, яке може змінюватися. Відношення відстані між центрами двох сусідніх горизонтальних пікселів до відстані між вертикальними називається співвідношенням пікселів. Воно повинно враховуватися в алгоритмах, генеруючих зображення.
Що таке графічний примітив? Визначення, застосування та особливості

Дисплейний файл і кадровий буфер

Графічним примітивом є також програмне забезпечення, за допомогою якого на екран виводиться певне зображення. Один з них — дисплейний файл. Він є масивом некорельованих даних або набором команд, які необхідні для правильної відтворення зображення на екрані. Масиви заповнюються на підставі даних списку, що зберігається в пам'яті. В результаті їх обробки на ЕПТ-моніторі створюється картинка, яка складається з пікселів різного кольору. Кадровим буфером називають пристрій для зберігання і виведення відео на екран. Зазвичай це пристрій або вид пам'яті, яка зберігає кілька кадрів відеозображення. Зображення знаходиться в пам'яті у вигляді масиву даних, де записані послідовні значення кольору кожного пікселя.

Управління дисплеєм і дисплейний процесор

Система управління дисплеєм дозволяє управляти видом зображення на екрані і допомагає користувачеві переглядати його під потрібним кутом або змінювати розмір, зменшуючи і збільшуючи його. Дисплейний процесор в цей час прочитує дані з буфера і перетворює їх в картинку. Він може повторювати цю дію близько 30 разів на секунду, щоб зберігати зображення на екрані. Для відновлення зображення потрібно змінити вміст буфера.
Що таке графічний примітив? Визначення, застосування та особливості

Графічні редактори

Графічне програмне забезпечення — це програма або набір програм, які дозволяють керувати візуальними зображеннями в комп'ютерній системі. Існує два типу графіки, а саме растрова і векторна. Растрова графіка, або растрове зображення — це структура даних з точковою матрицею, яка представляє в цілому прямокутну сітку пікселів. Векторна графіка використовує геометричні примітиви. Що таке графічний примітив у векторній графіці, вже говорилося вище. Це точки, лінії, криві і багатокутники (або полігони) або векторні зображення. Такі фігури засновані на математичних виразах, для представлення зображень в комп'ютерній графіці. Конвертувати векторну графіку в растрову досить просто, але з растрової у векторну набагато складніше. Деякі програми намагаються це зробити. У додаток до статичної графіку, є анімація і програмне забезпечення для редагування відео. Комп'ютерна графіка також може використовуватися іншим програмним забезпеченням для редагування, таких як Adobe Photoshop, Pizap, Microsoft Publisher, Picasa і т. д. Ще один варіант — це програми для анімації, і відеоредактори, такий як Windows Movie Maker.
Що таке графічний примітив? Визначення, застосування та особливості

Точки і лінії в графіку

Тепер, коли стало трохи зрозуміліше, що таке графічний примітив, уважніше розглянемо кожен з них. Почнемо з точок і ліній. Точки використовуються у всій графіку як будівельні блоки для більш складних фігур. Наприклад, трикутники створені за допомогою трьох точок, з'єднаних між собою. Іншим фундаментальним геометричним об'єктом в 2D-графіки є лінія. Для створення прямої лінії потрібні дві точки.

Лінія як примітив

Графічними примітивами є також і лінії, особливо прямі. Кожна з них являють собою основний будівельний блок для лінійних графіків, стовпчастих і кругових діаграм, двох - і тривимірних графіків математичних функцій, інженерних креслень і архітектурних планів. У комп'ютерній графіці пряма лінія настільки проста, що складно не вважати її зображення графічним примітивом. Прямі лінії в програмуванні можуть бути розроблені двома різними способами. Перший варіант називається структурним методом. Він визначає, які пікселі повинні бути встановлені перед малюванням лінії. Другий варіант — умовний метод, який враховує певні умови, щоб знайти потрібні пікселі.

Генерація ліній

Для того щоб зрозуміти, що таке графічний примітив, потрібно розібратися, як він створюється. У математиці та інформатиці існують спеціальні алгоритми, які є детальною інструкцією для виконання розрахунків. Алгоритми створено для розрахунку, обробки даних і їх автоматизованого аналізу. Для того щоб намалювати лінії на екрані комп'ютера, використовується так званий алгоритм Брезенхэма. Він визначає, як найкраще побудувати лінію, і формує оптимальний варіант створення прямої лінії між двома заданими точками, зафарбовуючи певні пікселі на моніторі.

Алгоритм був розроблений ще в 1962 році і досі актуальний. Він використовує тільки цілочисельне додавання, віднімання та зсув бітів, коли цифри переміщуються або зсуваються вліво або вправо. Всі вони є дуже дешевими операціями в стандартних комп'ютерних архітектур. Це один з найбільш ранніх алгоритмів, розроблених в області комп'ютерної графіки. Незначне розширення вихідного алгоритму також стосується малювання кіл.
Що таке графічний примітив? Визначення, застосування та особливості

Цифровий диференціальний аналізатор

Інший алгоритм - цифровий диференціальний аналізатор - являє собою алгоритм генерації відрізка, заснований на обчисленні або dy, або dx. Для цього потрібно спроектувати лінію на одиничні інтервали в одній координаті і визначити відповідні значення цілого числа, найближчі до шляху лінії, для іншої координати. Алгоритм приймає в якості вхідних даних дві позиції пікселів на кінцях відрізка. Горизонтальні і вертикальні відмінності між позиціями кінцевих точок призначаються параметрами dx і dy. Різниця з більшою величиною визначає збільшення кроків параметра. Починаючи з положення пікселя визначається зсув, необхідне на кожному кроці, для створення такого положення пікселя вздовж лінії.

Полігони або багатокутники

Примітивами у векторному графічному редакторі є полігони, або багатокутники. Це замкнута область зображення, обмежена прямими або вигнутими лініями і заповнена одним суцільним кольором. Примітивами в графічному редакторі називаються двовимірні фігури, тому багатокутник являє собою замкнуту плоску фігуру. Полігон є важливим графічним примітивом. З ним поводяться як з єдиним цілим, так як зображення об'єктів з реального світу складаються переважно з частини багатокутників.
Що таке графічний примітив? Визначення, застосування та особливості
Полігони, або багатокутники, що використовуються в комп'ютерній графіці для створення зображень, які здаються тривимірними. Зазвичай трикутні полігони застосовують при моделюванні поверхні об'єкта, вибираючи вершини і візуалізуючи об'єкт як моделі з дроту. Це швидше для створення об'ємного зображення, ніж опрацювання тіней. Також використання полігонів є одним з етапів у процесі проектування комп'ютерної анімації.

Заповнення полігонів

Заповнення багатокутників необхідно для того, щоб розглянути всю область при візуалізації зображення. Якщо він не заповнений, будуть отрисованы тільки точки по периметру полігону, а внутрішня частина залишиться порожньою. При заповненні полігону враховується його внутрішня частина. Всі пікселі в межах полігону заливаються заданим кольором або візерунком. Щоб визначити, які пікселі знаходяться всередині полігону, а який знаходиться зовні, використовуються різні алгоритми.