Kompyuter grafikasi

3. Kompyuter grafikasi turlari va uning hususiyatlari.

Kompyuter grafikasi uch turga bo‘linadi: nuqtali (rastrovaya, tochechnaya, pikselnaya), vektorli va fraktal grafika. Dastlabki ikki tur orasidagi farq grafik tasvirni yaratish texnologiyasi, aks ettirish uslubi, tahrirlash va saqlashda bilinadi. Qisqacha qilib bu farqni shunday tushuntirish mumkin: nuqtali grafikada tasvirning minimal elementi nuqta hisoblanadi, vektorli grafikada esa - egri chiziq. Fraktal grafikada esa tasvirlarni matematik hisoblashlar yordamida avtomatik o‘zgartirib ko‘paytirish yo‘li chiroyli manzaralar hosil qilinadi. Fraktal kompozitsiya yaratish chizish yoki shakl berish emas, balki dasturlashga asoslanadi. Teleko‘rsatuvlar va reklamalarni badiiy bezashda ishlatiladi.

Nuqtali rasm koordinatalar va rangga ega bo‘lgan nuqtalar to‘plamidan iborat. Grafik muharrir bu rasmni nuqtalarni ketma-ket chizgan holda tasvirlaydi. Oddiy holda nuqtali tasvirdan iborat bo‘lgan fayl - rasmni birin-ketin hosil qiluvchi nuqtalar ketma-ketligi va ularning ranglarini o‘z ichiga oladi. Minglab yillardan beri yaratib kelinayotgan rangtasvir asarlarini nuqtali grafikaning ilk ko‘rinishi deyish mumkin. Atrofimizdagi olamda biz faqat nuqtali tasvirlarni ko‘ra olamiz. Fotosurat, rasm, izlar, tasvirlar ko‘zimizda nuqtali xarakterda aks etadi.

Vektorli tasvir koordinatalar, rang va boshqa parametrlarga ega bo‘lgan egri chiziqlar, shuningdek, biror rangdagi yopiq sohalardan iborat. Bu sohalarning chegaralari ham egri chiziqlardan iborat. Vektorli rasm bu egri chiziqlarning koordinatalari va parametrlarini o‘z ichiga oladi. Muharrir bunday fayllarni ochishda egri chiziqlarni ularning funktsiyalariga ko‘ra chizadi. Matematikadagi funktsiya-larning grafik tasvirlari vektorli grafikaning eng yaqin analogidir. Bunda tasvirlash usuli rasmdagi barcha egri chiziqlarni ketma-ket chizishdan iborat. Vektorli grafikani tahrirlash koordinatalarlar, ranglar, koeffitsientlargi ega egri chiziqlar va yopiq sohalarni o‘zgartirishda o‘z ifodasini topadi. Vektorli grafikaga Kompyuterlar paydo bo‘lishi bilan ijodiy qurol sifatida qarala boshlandi. Shuning uchun uning barcha xususiyatlari hozircha to‘la o‘rganilmagan.

Kompyuter grafikasi turlarining xususiyatlari.

Kompyuter grafikasining yuqorida aytilgan ikkala turi ham o‘z afzallik va kamchiliklariga ega. Nuqtali grafika tahrirlash usullariga ancha boy, shu bilan birga u diskret xarakterga ega. Nuqtali grafikaning minimal elementi nuqta hisoblanadi. Monitor ekranida u o‘lchamlari monitor imkoniyatlari va videokarta rejimiga boliq bo‘lgan pikseldir. Vektorli grafika esa formulalarning mustaqil to‘plami hisoblanadi, u tasvirni aks ettiruvchi obpekt xususiyatlariga deyarli boliq emas.

Bu holatni biror tasvirni tahrirlash misolida tushuntiramiz. Ixtiyoriy nuqtali tasvir o‘zining boshlanich o‘lchamiga ega. Bu o‘lchamni bazis o‘lcham deb nomlaymiz. Tasvirni raqamli vositalar yordamida kattalashtirilganda uning asl ko‘rinishi buziladi, ranglar chaplashib ketadi. Asl ko‘rinishni saqlab qolish algoritmlari murakkablashib ketadi.

Vektorli tasvirni, aksincha, hech qanday kamchiliksiz kattalashtirish mumkin. Bunda barcha egri chiziqlarning koeffitsientlari o‘zgaradi xolos. Bu parametrlarni yetarlicha aniqlikda hisoblash bilan tasvirni o‘nlab baravar kattalashtirish yoki kichiklashtirish mumkin. Vektorli tasvirda bazis o‘lcham mavjud emas, unda ranglar matematik ifodalash mumkin bo‘lgan o‘zgartirishlar, masalan, maolum burchakka burish, egish, ko‘chirish, aylantirish, o‘xshashlik almashtirishi kabilar natijasida o‘zgarmaydi, chaplashib ketmaydi. Tasvirni qarama-qarshi yo‘nalishlarga kattaligi jihatdan teng burchaklarga burganda nuqtali tasvir ranglari kamida ikki baravar chaplashadi, vektorli tasvir ranglarida umuman o‘zgarish bo‘lmaydi.

Vektorli grafikaning kamchiligi shundaki, vektorli tasvirga juda kichik o‘zgartirish kiritilganda, bir necha parametrli egri chiziq qo‘shiladi va buning hisobiga tasvir faylining o‘lchami sezilarli darajada kattalashadi. Nuqtali tasvirda kichik o‘zgarishlar deyarli bilinmaydi, chunki bir nechta nuqta qo‘shiladi xolos.

Vektorli tasvirlarni tahrirlash nuqtali tasvirlarni tahrirlashga qisman o‘xshaydi. Foydalanuvchi (tasvirlovchi) qurollardan birini tanlaydi va ishchi maydonda uning yordamida chizish, bo‘yash ishlarini bajaradi. Lekin nuqtali tasvirlardan farqli ravishda yangi qo‘shilgan element tasvirga doimiy «yopishib» qolmaydi. Uni istalgan paytda to‘rilash mumkin. Vektorli tasvirning har bir egri chizii parametrlarinin o‘zgartirish mumkin bo‘lgan formula bilan ifodalanadi. Sichqoncha yordamida egri chiziqning tayanch nuqtalari va bolamlarini siljitish yo‘li bilan ham tasvirni osonroq o‘zgartirish mumkin.

Vektorli grafika matematik jihatdan Bezpe egri chiziqlaridan foydalanishga asoslanadi. Professor Pper Bezpe (1910 yilda tuilgan) «Renault» kompaniyasida ishlagan. Bezpe egri chiziqlari juda murakkab bo‘lmagan ikkita 3-darajali parametrik tenglamalar sistemasi bilan ifodalanadi. Ko‘plab vektorli grafika muharrir dasturlari, o‘yinlar, SWF (Makromedia Flash 4, Makromedia FreeHand dasturlari foydalanadigan) formatdagi fayllar Bezpe egri chiziqlariga asoslanadi.

Muharrir dasturlarda Bezpe egri chiziqlari odatda ikkita bolam (chiziq oxirlari), va bolamlardan chiqqan kesmalarning chegaralarida joylashgan ikkita yoki to‘rtta egri chiziq ko‘rinishda tasvirlanadi.

Hozirgi kunda asosan rangli tasvir va suratlardan, rang zarur bo‘lmagan hollarda esa oq-qora tasvirlardan foydalanilmoqda. Oq-qora tasvirni hosil qilish uchun ko‘pincha bitta rangning tuslari yetarli bo‘ladi. Nur bo‘lib tarqaladigan ranglar haqida gap ketganda, rang tusi bu o‘sha rangning turli yorqinlik (yarkost) da ko‘rinishidir. Yaoni oq-qora tasvir kulrang rangning qoradan (minimal yorqinlik) oq ranggacha (maksimal yorqinlik) bo‘lgan tuslaridan hosil bo‘ladi. Agar televizor ekranida lyuminofor jigarrang rang tarqatsa, tasvirlar jigarrangning tuslaridan hosil bo‘lardi.

Chop etilgan tasvirlarda ranglar nur bo‘lib tarqalmaydi, shuning uchun rang tuslari optik zichligi bilan farqlanadi. Bu zichlik yuqori bo‘lsa, tus to‘q tusga kiradi. Agar tasvir kulrangdan boshqa rang tuslari bilan chop etilgan bo‘lsa, tasvir «tuslangan» (tonirovannqy) deyiladi.

Kompyuter grafikasida bitta rang tuslaridan hosil bo‘lgan tasvirlar yarim tonli (polutonovqy) deyiladi. Ko‘plab dasturlar, shu jumladan Photoshop dasturida ham, har bir rang qoradan oqqacha bo‘lgan 256 xil tusga ega. Monitor ekranidagi tasvir piksellarining yorqinliklari haqidagi maolumotlar kanallarida saqlanadi. Yarim tonli tasvir uchun bitta kanal yetarlidir.

Tabiatda ranglar turlicha hosil bo‘ladi. Bir tomondan yorulik manbalari (quyosh, elektr chiroi, Kompyuter yoki televizor ekrani) turli uzunlikdagi yorulik to‘lqinlari tarqatadi va ko‘zimiz ularni ranglar sifatida qabul qiladi. Yorulik tushgan buyumlarda yorulik nuri qisman yutiladi va qisman qaytariladi. Qaytgan nurlarni ko‘zimiz buyumning ranglari deb qabul qiladi. Shuning uchun, oboektning ranglari nurlanish yoki qaytarish natijasida hosil bo‘ladi. Bu ikki holatda oboekt ranglarini tavsiflash o‘zaro farqlanadi, yahni turli rang modellari qo‘llaniladi.

Our discussions of color up to this point have concentrated on the mechanisms for generating color displays with combinations of red, green, and blue light. This model is helpful in understanding how color is represented on a video monitor, but several other color models are userful as well in graphics applications. Some models are used to describe color output on printers and plotters, and other models provide a more intuitive color-parameter interface for the user.

A color model is a method for explaining the properties or behavior of color within some particular context. No single color model can explain all aspects of color, so we make use of different models to help describe the different perceived characteristics of color.²

RGB modeli.

RGB modeli nurlanadigan ranglarni tavsiflaydi va 3 ta asos rang- qizil (Red), yashil (Green), ko‘k (Blue) ranglarga asoslanadi. Boshqa ranglar bu uch ranglar qo‘shilishidan hosil bo‘ladi. RGB modelidagi nuqtali tasvirlarning har bir pikseli uch asos rangning turli yorqinliklari bilan tasvirlanadi. Shuning uchun RGB-tasvir uchun uchta kanal mavjud bo‘ladi. Agar hujjatning modeli RGB bo‘lsa, u holda qizil, yashil va ko‘k kanallardagi tasvirlar ustma - ust tushadi va rangli surat hosil bo‘ladi. Bunda ranglar yorulik nurlari kabi qo‘shiladi, natijada tasvir ranglari yorulashadi.

HSB modeli.

HSB modeli RGB ranglariga asoslanadi, lekin boshqa koordinata sistemasiga ega. HSB modelidagi ixtiyoriy rang o‘zining rangi, to‘yinganlik (yaoni, bu rangga oq rangning qo‘shilish foizi) va yorkinligi (yarkostp, qo‘shilgan qora rang foizi) bilan aniqlanadi. Shuning uchun model uchta rang kanaliga ega. Spektr ranglari yoki rang tonlari (Hue) rang doirasi chegarasi bo‘ylab joylashadi va 0⁰ dan 360⁰ gacha orasida o‘zgaruvchi burchaklar kattaligi bilan tavsiflanadi. To‘yinganlik (Saturation) doira radiusi bo‘ylab 0 (markaz) dan 100% (doira aylanasi) gacha o‘zgaradi. To‘yinganlik 0% bo‘lganda ixtiyoriy rang oq rangga aylanadi.

Yorqinlik (Brightness) - rangning och yoki to‘qligini aniqlovchi parametr. Rang doirasining barcha ranglari 100% yorqinlikka ega, bu esa tabiiy haqiqatga tshri kelmaydi. Yorqinlikning kamayishi natijasida rang to‘qlashib, qoraga aylanib boradi. Photoshop da bu modeldagi tasvirlar bilan bevosita ishlab bo‘lmaydi, lekin uning yordamida ranglarni vizual tarzda qulay tarzda tanlash mumkin.

RGB modelidagi asos ranglar additiv (qo‘shiluvchi) ranglar deyiladi, chunki ular bir-biriga qo‘shilishidan hosil bo‘lgan ranglar ochroq tusda bo‘ladi.

CMYK modeli.

Yorulik tarqatmaydigan bo‘yalgan oboektlarga oq rangdagi yorulik spektri tushganda, spektrning bir qismi qaytadi. Oq rang spektrining maolum qismini yutib (olib) qoladigan ranglar subtraktiv (ayriluvchi) ranglar deyiladi.

CMY (Cyan - havorang, Magenta - binafsharang, Yellow - sariq) modelining asos ranglari oq rangdan RGB modeli asos ranglarini «ayirish» yo‘li bilan hosil qilinadi.

CMY modeli poligrafiyada asosiy model hisoblanadi. Lekin amaldagi buyoqlar turli aralashmalarga ega va ularning ranglari nazariyadagi havorang, binafsharang, sariq ranglarga mos kelmaydi. Bu uch ranglarning qo‘shilishi qora rangni emas, qandaydir alati jigarrang tusni beradi. Bundan tashqari haqiqiy qora rangni olish uchun qoozga ko‘p miqdorda uchala rang tushishi kerak bo‘ladi. Bu esa qoozning namlanishiga olib keladi va ortiqcha xarajat hamdir.

Shu sabablarga ko‘ra, poligrafiya asosiy ranglari qatoriga (modelga ham) qora rang kiritilgan. Qora rang rangli chop etish jarayonida asosiy, kalit (Keu) rang hisoblanadi, shuning uchun model nomi CMYK deyiladi. CMYK modeli - to‘rt kanalli modeldir. Bu model nazariy emas, real ranglarni tavsiflaydi. U to‘rt kanalli bo‘lgani bilan, ranglar soni uch kanalli modellardagidek bo‘ladi.

Lab modeli.

RGB va CMYK modellari ranglarining qanday ko‘rinishi Kompyuter monitorida foydalaniladigan lyuminofor sifatiga boliq. Lab modeli Adobe Photoshop dasturida Kompyuter qo‘rilmalriga boliq bo‘lmagan model sifatida qo‘llaniladi. Uranglarni boshqarish tizimining yadrosi bo‘lib xizmat qiladi va foydalanuvchiga bilinmagan holda rang modellarining har bir shakllanishida oraliq model sifatida qo‘llaniladi.

Model nomi undagi asos komponentlar - L, a, b lardan olingan. L – tasvirning yorqinligi haqidagi axborotni o‘z ichiga oladi. a va b lar esa tasvir ranglarini ifodalaydi (a va b - xromatik komponentlar). a komponent yashil rangdan qizilgacha, b esa ko‘kdan sariqqacha o‘zgaradi. Modelda yorqinlik rangdan butunlay ajratilgan. Shuning uchun tasvirning ton xarakteristikalarini (kontrast, rezkost, va boshqalar) boshqarish qulay. Lab modeli uch kanallidir.

RGB COLOR MODEL

Based on the tristimubas theory of vision, our eyes perceive color through the stimulation of three visual pigments in the cones of the retina. These visual pigments have a peak sensivity at wavelengths of about 630 nm (red), 530 nm (green), and 450 nm (blue). By comparing intensities in a light source, we perceive the color of the light. This theory of vision is the basis for displaying color output on a video monitor using the color primaries, red green, and blue, referred to as the RGB color model.

We can represent this model with the unit cube defined on R,G, and B axes, as shown in Fig. 15-11. The orign represents black, and the vertex with coordinates (1,1,1) is white. Vertices of the cube on the axes represent the primary colors, and the remaining vertices represent the complementary color for each of the primary colors.

As with the XYZ color system, the RGB color scheme is an additive model. Intensities of the primery colors are added to prodce other colors. Each color point within the bounds of the cube can be represented as the triple (R,G,B), where values for R,G, and B are assigned in the range from 0 to 1. Thus a color Ca is expressed in RGB components as

Ca =RR+GG+BB