Համակարգչային գրաֆիկա

Համակարգչային գրաֆիկա, ինֆորմատիկայի բաժին, որն ուսումնասիրում է համակարգչային տեխնիկայի օգնությամբ գրաֆիկական պատկերների ստեղծման և մշակման միջոցներն ու հնարքները։ Չնայած այն բանին, որ համակարգչային գրաֆիկայի հետ աշխատանքի համար գոյություն ունեն մի շարք ծրագրային ապահովման դասեր, տարբերում են համակարգչային գրաֆիկայի չորս տեսակ։ Դրանք են ռաստերային (կետային) գրաֆիկա, վեկտորային գրաֆիկա, եռաչափ և ֆրակտալ գրաֆիկաներ։ Դրանք տարբերվում են էկրանին երևալիս կամ թղթին տպելիս պատկերի ֆորմատավորման սկզբունքներով։

Ռաստերային գրաֆիկան կիրառում են էլեկտրոնային (մուլտիմեդիաներ) տպագրության հոդվածների մշակման համար։ Ռաստերային գրաֆիկայով ստեղծված իլյուստրացիաները՝ նկարազարդումները, հազվադեպ են ստեղծվում «ձեռքով»՝ համակարգչային ծրագրերով։ Իլյուստրացիա ստանալու նպատակով շատ հաճախ կիրառվում են լուսանկարների և գեղանկարների սկանավորումը։ Բոլորովին վերջերս ռաստերային պատկերների համակարգիչներ ներմուծելու համար լայնորեն կիրառվում են թվային ֆոտո- և տեսախցիկները։ Գրաֆիկական խմբագրիչների մեծ մասը, որոնք նախատեսված են ռաստերային իլյուստրացիաների հետ աշխատանքի համար ուղղված են ոչ այնքան պատկերների ստեղծմանը, որքան դրանց մշակմանը։ Համացանցում համակարգչային իլյուստրացիաներն օգտագործվում են այն դեպքում, երբ անհրաժեշտ է գունավոր պատկերին հաղորդել երանգների ամբողջական գամմա։

Վեկտորային գրաֆիկայով աշխատելու համար նախատեսված ծրագրային միջոցների դեպքում հակառակն է, դրանք նախատեսված են առաջին հերթին իլյուստրացիաներ (նկարազարդումներ) ստեղծելու համար և որոշ չափով միայն դրանք մշակելու համար։ Այդպիսի միջոցները հիմնականում կիրառվում են գովազդային գործակալություններում, դիզայներական բյուրոներում, խմբագրություններում և տպագրություններում։ Որոշ աշխատանքներ, որոնք հիմնված են տառատեսակների և պարզագույն երկրաչափական էլեմենտների կիրառման վրա, ավելի հեշտ են իրականացվում վեկտորային գրաֆիկայի միջոցներով։ Գոյություն ունեն գեղարվեստական ստեղծագործությունների օրինակներ, որոնք ստեղծված են վեկտորային գրաֆիկայով, բայց դրանք ավելի շուտ բացառություններ են, քանի որ վեկտորային գրաֆիկայի միջոցներով իլյուստրացիաների գեղարվեստորեն պատրաստումը շատ դժվար է։

Եռաչափ գրաֆիկան լայնորեն կիրառվում է ինժեներական ծրագրում, ֆիզիկական օբյեկտների և երևույթների համակարգչային մոդելավորման մեջ, մուլտիպլիկացիաների ստեղծման ոլորտում, կինեմատոգրաֆիայում և համակարգչային խաղերում։ 

Ֆրակտալ գրաֆիկայով աշխատելու ծրագրային միջոցները նախատեսված են մաթեմատիկական հաշվարկների ճանապարհով պատկերների ավտոմատ կերպով գեներացիայի համար։ Ֆրակտալային գեղարվեստական կոմպոզիցիաների ստեղծումը ոչ թե նկարելու կամ ձևավորելու մեջ է, այլ ծրագրավորման։ Ֆրակտալային գրաֆիկան հազվադեպ են կիրառում հրատարակման համար նախատեսված փաստաթղթերի կամ էլեկտրոնային փաստաթղթերի ստեղծման համար, սակայն այն շատ հաճախ են օգտագործում ժամանցային ծրագրերում։

Ռաստերային կամ կետային գրաֆիկա 

Ռաստերային կամ կետային գրաֆիկայի հիմնային տարրը հանդիսանում է կետը։ Եթե պատկերը էկրանային է, ապա այդ կետը կոչվում է պիքսել։ Ռաստերային պատկերի յուրաքանչյուր պիքսել հատկությունները։ Այդ հատկություններն են տեղադրվածությունը և գույնը։ Որքան շատ է պիքսելների քանակը և, միաժամանակ, որքան փոքր է նրանց չափը, այնքան ավելի լավ որակ ունի պատկերը։ Պատկերների մեծ ծավալը ռաստերային (կետային) պատկերների օգտագործման ժամանակ առաջացող ամենամեծ խնդիրն է։ Մեծ ծավալներ ունեցող իլյուստրացիաների հետ աշխատանքի համար պահանջվում են համակարգիչներ, որոնք ունեն ավելի մեծ օպերատիվ հիշողություն (128 Mb ևավելին )։ Բնականաբար, այդպիսի համակարգիչները պետք է ունենան մեծ թողունակությամբ պրոցեսորներ։ Ռաստերային պատկերների օգտագործման ժամանակ առաջացող երկրորդ խնդիրը դա նրա առանձին մասերը դիտելու համար պատկերը խոշորացնելու հնարավորություն չունենալն է։ Քանի որ պատկերները կազմված են առանձին կետերից, այդ իսկ պատճառով պատկերի խոշորացումը հանգեցնում է այդ կետերի մեծացմանը, որի հետևանքով էլ պատկերը նմանբում է խճանկարի։ Ռաստերային պատկերների խոշորացման ժամանակ ոչ մի առանձին, լրացուցիչ մաս դիտել չի հաջողվում։ Բացի այդ ռաստերային (կետային) գրաֆիկայի կետերի խոշորացումը տեսանելիորեն խեղաթյուրում է պատկերը և այն դարձնում է ավելի կոպիտ։ Այդ էֆֆեկտը կոչվում է պիքսելավորում։

Վեկտորային գրաֆիկա 

Եթե ռաստերային (կետային) գրաֆիկայի դեպքում պատկերի հիմքը հանդիսանում էր կետը, ապա վեկտորային գրաֆիկայի դեպքում պատկերի հիմնային տարրը հանդիսանում է գիծը (ընդ որում կարևոր չէ այդ գիծը ուղիղ է թե կոր է)։ Բնականաբար ռաստերային գրաֆիկայում ևս գոյություն ունեն գծեր, բայց այդ դեպքում դրանք դիտվում են որպես կետերի կոմբինացիաներ։ Գծի ամեն մի կետի համար ռաստերային գրաֆիկայում հիշողության մեջ հատկացվում է մեկ կամ մի- քանի բջիջ ( որքան շատ գույն կարող է ունենալ կետը, այնքան ավելի շատ բջիջ է հատկացվում )։ Համապատասխանաբար, որքան երկար է ռաստերային գիծը, այնքան շատ տեղ է զբաղեցնում հիշողությունում։ Վեկտորային գրաֆիկայում գծի զբաղեցրած հիշողության ծավալը կախված չէ գծի չափսից, որովհետև այստեղ գիծը ներկայացվում է բանաձևի տեսքով, ավելի ճիշտ մի-քանի պարամետրերի տեսքով։ Ինչպիսի գործողություններ էլ կատարենք գծի հետ, միևնույնն է, փոփոխվում են նրա պարամետրերը, որոնք պահվում են հիշողության բջիջներում։ Բջիջների քանակը յուրաքանչյուր գծի համար մնում է անփոփոխ։ Գիծը դա վեկտորային գրաֆիկայի ամենափոքր օբյեկտն է։ Ամեն բան, ինչ որ կա վեկտորային իլյուստրացիայում, կազմված է գծերից։ Համեմատաբար ավելի բարդ պատկերները ստեղծվում են պարզագույն օբյեկտների միավորումից։ Օրինակ, քառանկյունը կարելի է դիտարկել որպես չորս գծերի միավորում, իսկ խորանարդն իրենից ներկայացնում է ավելի բարդ պատկեր. այն կարելի է դիտարկել կամ որպես տասներկու կապակցված գծեր, կամ էլ որպես վոց հատ կապակցված քառանկյուններ։ Այդպիսի մոտեցման համար վեկտորային գրաֆիկան հաճախ անվանում են նաև օբյեկտ- կողմնորոշված գրաֆիկա։ Ինչպես նշեցինք վեկտորային գրաֆիկան հիշողության մեջ պահպանվում է պարամետրերի հավաքածուների տեսքով, սակայն չի կարելի մոռանալ նաև այն մասին, որ պատկերները էկրանին, միևնույն է, երևում են կետերի տեսքով (քանի որ էկրանն այդպես է կառուցված )։ Օբյեկտի՝ էկրանին երևալուց առաջ ծրագիրը կատարում է յուրաքանչյուր պատկերի կետերի կոորդինատների հաշվարկ։ Այդ պատճառով էլ հաճախ վեկտորային գրաֆիկան անվանում են հաշվողական գրաֆիկա։ Ինչպես բոլոր օբյեկտները, այնպես էլ գիծն ունի իր առանձնահատկությունները։ Դրանց թվին են պատկանում գծի կառուցվածքը, նրա հաստությունը, գծի գույնը, գծի բնավորությունը ( լրի, ընդհատումներով և այլն )։ Փակ գծերն ունեն լրացվելու հատկություն։ Փակ շրջանի ներքին մասը կարող է լցված լինել գույնով, կտորով և այլն։ Պարզագույն գիծը, եթե այն փակ չէ, ունի երկու գագաթ, որոնք կոչվում են հանգույցներ։ Հանգույցները նույնպես ունեն իրենց առանձնահատկությունները, որոնցից էլ կախված է, թե ինչպիսի տեսք ունեն գագաթները և ինչպես են երկու գծեր դասավորված միմյանց նկատմամբ։

Ֆրակտալ գրաֆիկա 

Ֆրակտալը պատկեր է, որը կազմված է իրար հետ միացված էլեմենտներից։ Գոյություն ունեն մեծ քանակությամբ պատկերներ, որոնք իրենցից ներկայացնում են ֆրակտալներ։ Այդ պատկերներից են Սարտինսկու եռանկյունը, Կոխի փաթիլը, Հայտեր- Հեյտուեյի «թևավոր հրեշը» և այլն։ Ֆրակտալային նկարների կառուցումն իրականացվում է որևէ ալգորիթմով կամ էլ կոնկրետ բանաձևի հաշվարկների օգնությամբ պատկերների ավտոման գեներացիայի ճանապարհով։ Ալգորիթմների կամ բանաձևերի փոփոխություննրը հանգեցնում են այդ պատկերների փոփոխությունների։ Ֆրակտալային գրաֆիկայի գլխավոր առանձնահատկությունն այն է, ֆրակտալային պատկերների ֆայլերում պահպանվում են միայն նրանց ալգորիթմներն ու բանաձևերը։

Ինֆորմացիայի ընկալման համար ամենաարդյունավետ և հարմար ձևը եղել է, կա և տեսանելի ապագայում կլինի գծանկարչական տեղեկատվությունը։ Պատճառը պարզ է և բացատրվում է մարդկային հոգեբանությամբ և ֆիզիոլոգիայով։ Այս առանձնահատկությունների շնորհիվ քննվող պատկերները շատ արագ վերածվում են ակնթարթորեն կապվում են ամբողջ կյանքի ընթացքում հանդիպած պատկերների հետ և ճանաչվում։ Բոլոր պատկերները որոնց միջոցով աշխատում են համակարգչային գծանկարչության ծրագրերը բաժանվում են երկու խմբի՝ կետային և վեկտորային։

Համակարգչային գծանկարչության մեջ կետային պատկերներ են անվանում պիքսելների զանգվածը՝ միևնույն չափ ու ձև ունեցող երկրաչափական պատկերները, որոնք տեղադրված են կանոնավոր ցանցի վրա։ Յուրաքանչյուր պիքսելի համար առաջարկվում է իր գույնը։ Համակարգչի հիշողության մեջ կետային պատկերների ներկայացումը բոլոր պիքսելների գույնի մասին տեղեկատվությունների զանգված է՝ կանոնակարգված այս կամ այն ձևով։ Համակարգչային ցանկացած մոնիտորի էկրանին հայտնվող պատկերը կետային է, և դա լավ է երևում խոշորացույցով։ Համակարգչային գծանկարչության մեջ վեկտորային պատկեր են անվանում երկրաչափական մարմինների ավելի բարդ ու բազմապիսի ամբողջությունը։ Վեկտորային գծանկարչության կարևորագույն առանձնահատկությունն այն է, որ յուրաքանչյուր օբյեկտի համար որոշվում է կարգավորիչ բնութագրող մեծությունները։ Գրեթե միշտ վեկտորային պատկերներն արտածումից առաջ վերածվում են կետայինի, համակարգչային գծագրության մեջ այս գործընթացը կոչվում է ռենդերինգ։

Արտաքին հղումներ 
 N-աչափ համակարգչային մաթեմատիկական պարամետրիկական գրաֆիկա տեսանյութով
 Համակարգչային գրաֆիկա
 Հիմնարար գիտելիքներ 2D գրաֆիկայի մասին 

Համակարգչային գրաֆիկա