Počítačová grafika

Počítačová grafika je z technického hľadiska odbor informatiky, ktorý využíva počítače na syntetické vytváranie umelých obrazov (tzv. rendering), na úpravu zobraziteľných a priestorových informácií nasnímaných z reálneho sveta – napríklad digitálna fotografia, skenovanie 2D, 3D. Z hľadiska umenia ide o samostatnú kategóriu grafiky.

Oblasti počítačovej grafiky 
 Ilustrácie a sprievodné obrázky k textovej informácii – grafy, schémy, nákresy, jednoduché ilustrácie...
 Reklamné a informačné materiály a predlohy – letáky, pozvánky, informačné tabuľky, reklamné tabule, fotorealistické obrazy
 Počítačové spracovanie fotografických predlôh – spracovanie zosnímaných motívov – z fotoaparátu, alebo cez skener
 Prezentácie – ucelené sekvencie, určené spravidla pre premietanie ako grafický sprievod k prednáške
 Desktop publishing – skratka DTP – definitívne grafické spracovanie publikácie – knihy alebo časopisu, do podoby pre tlačiareň – text vrátane ilustrácií, grafov, obrázkov a fotografií. 
 Animovaná grafika (pohyblivá, často aj ozvučená) – tvorba jednoduchých animovaných sekvencií až po zložité počítačom realizované filmové sekvencie
 Grafické užívateľské rozhranie – (GUI) vonkajší vzhľad – „prostredie“ – užívateľských programov, ovládanie pomocou ikon – napr. Windows, prostredie hier
 Technické výkresy, Computer-aided design – stavbárske, strojárske – umožňujú z výkresov zobrazovať trojrozmerný pohľad na súčiastku aj analýzu najviac namáhaných oblastí, u stavby je možné prehliadať prostredie zvonku aj zvnútra navrhnutej stavby
 Grafika pre WEB a multimediálne diela – WWW stránky, encyklopédie na CD, rôzne výukové programy
 Mapy, plány sídiel – spracovanie máp, plánov miest, urbanistických štúdií, analýzy dopravnej situácie, vyhodnotenie a spracovanie výsledkov geologických a hydrologických prieskumov, znečistenia životného prostredia a pod.

Spôsob podania grafickej informácie

2D počítačová grafika 
 
Existujú dva základné prístupy k 2D grafike: vektorová a rastrová grafika. Vektorová grafika ukladá presné geometrické dáta, napríklad súradnice bodov, prepojenia medzi bodmi (úsečky, krivky) a výplne tvarov. Väčšina vektorových grafických systémov umožňuje použiť štandardné tvary ako kruh, štvorec a pod. 

Naopak základom rastrovej grafiky je pravidelná sieť pixelov, organizovaná ako dvojrozmerná matica bodov. Každý pixel nesie špecifické informácie, napríklad o jase, farbe, transparentnosti bodu, alebo kombináciu týchto hodnôt. Obrázok v rastrovej grafike má obmedzené rozlíšenie, ktoré sa udáva počtom riadkov a stĺpcov. Dnes sa často kombinuje rastrová a vektorová grafika v súborových formátoch ako PDF alebo SWF.

Kombinácia vektorovej a rastrovej grafiky sa označuje ako metagrafika.

3D počítačová grafika 
 
3D grafika je príbuzná vektorovej 2D grafike. Tiež pracuje so súradnicami bodov a informáciami o úsečkách, krivkách a plochách, ale dáta sú uložené v trojrozmernom koordinačnom systéme. Z týchto trojrozmerných dát reprezentujúcich teleso je potom renderovaný 2D obrázok. 

Rôznymi technikami sa dajú v 3D grafike vytvoriť veľmi realisticky vyzerajúce obrázky vďaka verné simuláciu svetelných a optických javov ako sú tieň, odraz svetla, lom svetla alebo kaustika. Pokročilé vývojové nástroje umožňujú aj realistické animácie vrátane pohybov odevu, vlasov, vodnej hladiny a simulácia fyzikálnych javov ako je gravitácia a odrazy.

ASCII art 
 
ASCII art je jedným z najstarších odvetví počítačovej grafiky. Spočíva v reprezentáciu obrázkov a ďalších grafických prvkov pomocou písmen a znakov tabuľky ASCII. Základy tejto umeleckej disciplíny vznikli už v 19. storočia s prvými písacími strojmi a od 60 rokov sa s rozšírením počítačov a najmä ich periférií určených pre tlač stal rozšírenejším.

Grafické editory 
Rastrové (bitmapové)
 Skicár (resp. „Paintbrush“) príslušenstvo OS Windows. Umožňuje tvorbu a spracovanie jednoduchších obrázkov, dokáže pracovať s formátmi.bmp a.pcx
 Microsoft Photo Editor – je príslušenstvom MS Office, vyspelejší ako PaintBrush, umožňuje kreslenie obrázkov a jednoduchšiu úpravu bitmapových obrázkov (fotografií), pre náročnejšie úlohy je nevhodný
 Corel Photo Paint – pre náročnú prácu, práca v True Color, rôzne farebné modely (RGB, CMYK...), rozlíšenie do 9800 DPI, možnosť úpravy farebnej škály (jas, kontrast, farebné podanie), efekty, pracuje s množstvom rôznych formátov...
 Adobe Photoshop – vhodný pre profesionálnu prácu (industriálny štandard), ale využívaný aj bežnými užívateľmi, prvý, ktorý prišiel s prácou vo vrstvách, práca v True Color, rôzne farebné modely (RGB, CMYK...), rozlíšenie do 9600 DPI, veľa možností úpravy farebnej škály, veľké množstvo formátov, možnosť aj jednoduchých vektorových úprav, množstvo funkcií a efektov.
 GIMP voľný multiplatformový softvér, zhruba na úrovni PhotoPaint
 EDITOR online (http://pixlr.com/editor/) grafický editor bežných (JPEG, JPG, GIF, PNG, BMP, PSD, PXD) bitmapových formátov až do veľkosti 4000 x 4000 pixelov podobný funkciami Photoshopu – obsahuje aj možnosť práce vo vrstvách.

Moderné textové procesory (MS WORD, AmiPro a iné) majú jednoduchý grafický editor zabudovaný už ako príslušenstvo, tabuľkové procesory (MS Excel, Quattro Pro) zase obsahujú moduly pre jednoduché vytváranie grafov priamo z tabuliek.
Špeciálnu skupinu programov pre tvorbu prezentácií reprezentuje napr. Power Point z balíka MS Office.

Vektorové:
 Adobe Illustrator – najpoužívanejší vektorový grafický editor, používaný už nielen profesionálmi ako "industriálny štandard", ale aj domácimi používateľmi najmä preto, že používateľské rozhranie má odvodené od programu Adobe Photoshop, ktorý sa stal absolútnym štandardom. Okrem práce s vektorovými (2D aj 3D) objektami je tu aj možnosť obmedzene pracovať s bitmapami, zalamovať viacstranový dokument na rozličných formátoch stránky, pripravovať HTML stránky, atď. – jeho jediným obmedzením je fantázia obsluhy. Ako natívny formát používa AI, ktorý je ale v starších verziách v skutočnosti EPS a momentálne vlastne PDF, príponu je možné prepísať a súbor pozrieť v prípade núdze vo voľne stiahnuteľnom Adobe Acrobat Reader. 
 CorelDRAW – vhodný pre tvorbu aj náročných predlôh, veľmi silný nástroj, typický pre vektorovú grafiku predstavuje tvorba a úprava čiar prostredníctvom Bézierových kriviek, ďalej zoskupovanie, prekrývanie a kombinovanie objektov, editácia výplní – tvorba farebných prechodov, rastrových výplní, editácia obrysových čiar, tvorba efektných textov, množstvo efektov vrátane 3D efektov. CorelDRAW sa používa najmä pre umeleckú tvorbu; nie je určený pre technické účely. Obrázky ukladá vo formáte.cdr. Súčasťou balíka programov Corel je množstvo ďalších programov, umožňujúcich napr. pohodlné prezeranie galérií obrázkov v najrôznejších formátoch, animáciu a vytváranie videosekvencií, ich ozvučenie a množstvo ďalších funkcií. Obsahuje aj možnosť konverzie pixelového obrázku do vektorového tvaru pomocou priloženého programu CorelTrace.
 Inkscape – najpoužívanejší "slobodný softvér" pre kreslenie vektorovej grafiky

Obdobný systém práce používajú aj Zoner Callisto či nástroj na kreslenie obrázkov v MS Worde.

 AutoCAD firmy Autodesk – asi najpoužívanejší predstaviteľ CAD systémov – určený pre tvorbu výkresov strojárskych aj stavbárskych, umožňuje z 2D výkresov vytvárať priestorové objekty buď v tzv. „drôtenom režime“, alebo pomocou tzv. renderingu modelovať povrch objektov – modelované objekty potom majú vzhľad ako fotografie skutočných prelôh. Veľmi silným nástrojom sú rozsiahle knižnice tisícok hotových súčiastok, ktoré stačí do výkresov vkladať. Knižnice sa predávajú ako samostatné moduly. Pre menej náročných užívateľov vzniklo množstvo jednoduchších variant – Auto Sketch, 3D Štúdio apod. Tvorba elektrotechnických schém a návrh plošných spojov je doménou programu ORCAD.

Už značne špeciálna oblasť tvorby máp je pokrytá programami Bentley GIS, ArcView, AutoCAD Map...

Pre animácie sa používajú napr. Flash, Corel Movie, 3D Studio MAX, True Space 3D

Formáty grafických súborov 

Formátom grafického súboru rozumieme spôsob záznamu obrázku do súboru (vlastný spôsob kódovania obrázku) a komprimačnú metódu.

Rastrové formáty 
 PCX Vyvinutý firmou Zsoft pre program Paintbrush. S vývojom technických prostriedkov počítačov a software doznal i tento formát vývoj, umožňuje používať 256 farieb alebo "plnofarebný" režim. Na komprimáciu dát používa vlastnú kompresnú metódu.
 BMP Vyvinutý firmami IBM a Microsoft, je základným formátom prostredia Windows (napr. v tomto formáte sa ukladajú všetky ikony). Umožňuje zobrazovať 16 777 216 farieb, ale nedisponuje komprimáciou, takže súbory sú pomerne veľké, rýchlo sa však načítavajú.
 TIFF Jeden z najrozšírenejších formátov, vyvinutý firmou Aldus pre DTP. Vývoj si vynútil mnoho modifikácií, to však spôsobuje občas problémy pri načítavaní obrázkov medzi rôznymi programami. Používa rôzne metódy bezstratovej kompresie dát aj rôzny rozsah farebnosti – efektívne sa dá použiť pre ukladanie čiernobielych obrázkov, obrázkov tvorených 256 farbami aj "plnofarebných" obrázkov.
 GIF Vyvinutý firmou CompuServe pre prenos obrázkov po sieti. Má účinnú komprimáciu, umožňuje však použiť maximálne 256 farieb. Je veľmi rozšírený.
 PNG Je pripravený ako náhrada formátu GIF, zatiaľ sa však veľmi nerozšíril.
 JPEG, JPG Účinná komprimácia je u tohto formátu prvoradá s možnosťou nastaviť vyššiu komprimáciu aj za cenu čiastočného skreslenia obrázku.
 PCD Kodak Photo CD, ide o systém ukladania fotografií na CD ROM. Ten istý obrázok je uložený vo viacerých rozlíšeniach. Účinná komprimácia je firemným tajomstvom.
 TARGA Vyvinutý firmou True Vision, Inc., pre virtuálnu realitu.
 MPEG Progresívne sa rozvíjajúci formát určený najmä na kompresiu videosekvencií (MPEG2 a MPEG 4) a hudby (MPEG 3). Veľmi účinný, umožňuje kompresiu a dekompresiu v reálnom čase. Používa metódu stratovej kompresie.
 PSD Natívny formát aplikácie Adobe Photoshop umožňujúci ukladanie nielen bitmapy, ale aj vložených vektorov, textu a podobne, najmä však vrstiev, v súčasnosti podporovaný aj inými aplikáciami

Vektorové formáty 
 AI Vychádza z jazyka PostScript Adobe, vyvinutý ako natívny formát pre vektorový grafický editor Adobe Illustrator, v súčasnosti (od verzie pre Illustrator CS2) plne kompatibilný s formátom PDF (stačí prepísať koncovku).
 EPSF, EPS (Encapsulated PostScript File – nezabalený/editovateľný PS súbor) Vychádza z jazyka PostScript Adobe, vyvinutý pre DeskTop Publishing, ale môže byť aj úplne bitmapový, v súčasnosti plne nahradený formátom PDF.
 HPGL Vyvinutý firmou Hewlett Packard ako ovládací jazyk pre plotery.
 DXF, DWG Vyvinuté firmou Autodesk pre program AutoCAD, ktorý sa stali štandardom v oblasti programov CAD.
 CDR Vyvinutý firmou Corel pre vektorový grafický editor CorelDRAW

Farby v počítačovej grafike 
 RGB model tvorí farby pomocou kombinácie troch základných farieb – červenej, zelenej a modrej (preto RGB – red, green a blue), tento systém sa používa pri monitoroch.
 CMYK model tvorí farby pomocou kombinácie farieb azúrovej (Cyan), purpurovej (Magenta), žltej (Yellow) a podielu čiernej (Key/blacK). Tento farebný systém sa používa v tlačiarňach. Zlúčením farieb azúrovej, purpurovej a žltej vznikne tmavohnedá farba, preto je v tomto modeli ešte čierna farba – ktorá sa z dôvodov sútlače (prekrytia, respektíve neprekrytia „rozpasovaním“ jednotlivých farieb pri tlači) používa aj na tlač textov.
 HSV model
 HSL model
 Lab model vytvorený, aby sa čo najviac približoval ľudskému vnímaniu farieb

Pozri aj 
Grafický formát