Учитель Начальной – Курс компьютерной графики (страница 2)
Буфер кадра (framebuffer) - область памяти, в которой формируется изображение.
Конвейер рендеринга (graphics pipeline) - последовательность этапов
преобразования данных сцены в пиксели на экране.
Латентность (latency) - задержка между действием пользователя и обновлением
картинки (критично для VR и игр).
1.6. Программное и аппаратное обеспечение
Программное:
- Графические API: OpenGL, Vulkan, DirectX, Metal, WebGPU
- Движки: Unreal Engine, Unity, Godot, CryEngine
- Пакеты моделирования: Blender, Maya, 3ds Max, Cinema 4D
- CAD: SolidWorks, AutoCAD, FreeCAD
Аппаратное:
- GPU (Graphics Processing Unit) - специализированный процессор
- Видеопамять (VRAM)
- Дисплеи (LCD, OLED, мини-LED), VR-шлемы, графические планшеты
ГЛАВА 2. РАСТРОВАЯ И ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА
2.1. Растровая графика
Растровое изображение - это прямоугольная матрица пикселей. Каждый пиксель
хранит информацию о цвете (и иногда о прозрачности - альфа-канал).
Характеристики:
- Ширина и высота в пикселях
- Глубина цвета (bits per pixel, bpp)
- Цветовое пространство (sRGB, Adobe RGB, Display P3 и др.)
- Наличие альфа-канала
Преимущества:
+ Естественность для фотографий и сложных текстур
+ Простота отображения на растровых экранах
+ Поддержка сложных эффектов и фильтров
+ Хорошая поддержка прозрачности и полупрозрачности
Недостатки:
- Потеря качества при увеличении (пикселизация)
- Большой объём данных (особенно без сжатия)
- Сложность редактирования отдельных объектов сцены
- Зависимость от разрешения
Пример объёма данных:
Изображение 1920x1080, 24 бита на пиксель без сжатия:
1920 x 1080 x 3 байта ~ 6,2 МБ на один кадр.
При 60 кадрах в секунду - уже около 372 МБ/с (отсюда необходимость сжатия
и аппаратного ускорения).
Популярные форматы:
- BMP - простой, без сжатия (или RLE)
- PNG - сжатие без потерь + альфа-канал, идеален для графики с резкими краями
- JPEG - сжатие с потерями, отлично для фотографий
- GIF - до 256 цветов, поддержка простой анимации
- WebP / AVIF - современные форматы с лучшим сжатием
- EXR - HDR-изображения, используется в кино и VFX
- TGA, TIFF - часто применяются в промежуточных пайплайнах
2.2. Векторная графика
Векторное изображение описывается математическими примитивами:
- Точки
- Отрезки и ломаные
- Кривые Безье
- Многоугольники
- Текст (как набор контуров)
- Заливки и обводки
Преимущества:
+ Идеальная масштабируемость без потери качества
+ Компактность для схем, логотипов, иллюстраций
+ Лёгкость редактирования отдельных объектов
+ Возможность точного позиционирования
Недостатки:
- Сложность представления фотореалистичных изображений
- Более высокая вычислительная нагрузка при растеризации сложных сцен
- Ограниченная естественность для органических форм (хотя современные
инструменты сильно продвинулись)