數(shù)字藝術(shù)設(shè)計概論-教學(xué)課件-第3-2講：圖形圖形學(xué)圖形藝術(shù)設(shè)計與數(shù)字模擬繪畫

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或者直接輸入下面地址：數(shù)字藝術(shù)設(shè)計概論周蘇教授浙江大學(xué)城市學(xué)院計算機(jī)學(xué)院Zs@QQ:81505050第3章二維靜畫圖形藝術(shù)設(shè)計計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計與Photoshop圖層、濾鏡效果圖形、圖形學(xué)、圖形藝術(shù)設(shè)計與數(shù)字模擬繪畫二維靜畫圖形藝術(shù)設(shè)計與繪制矢量圖形3.2圖形、圖形學(xué)、圖形藝術(shù)設(shè)計與數(shù)字模擬繪畫圖形是一個大的概念，它既包括具象圖形又包括抽象圖形；圖形概念中包含圖像，而圖像一般僅指具象圖形，而且多指連續(xù)的影視圖像。3.2.1計算機(jī)圖像圖像分為連續(xù)和離散兩類。所謂連續(xù)圖像是指在二維坐標(biāo)系中具有連續(xù)變化的灰度值(表示顏色的深淺)的圖像，其深淺變化是無級的。例如，照片和電影圖像就是連續(xù)圖像，而以一定網(wǎng)格為周期，把X、Y坐標(biāo)軸劃分為棋盤式的網(wǎng)格，僅取離散的各個支點位置上的灰度值而構(gòu)成的圖像稱為離散圖像，也稱采樣圖像。印刷圖像、計算機(jī)圖像和掃描圖像就是離散圖像。3.2.1計算機(jī)圖像計算機(jī)“圖像”是由離散的點陣像素組成的?！皥D像”分解成一個個像素，也就是計算機(jī)數(shù)字圖像的基本單元，一幅圖像由許多像素組成的。同一幅圖像像素的大小是固定的，圖像的質(zhì)量好壞只跟每英寸中像素的多少有關(guān)系。3.2.1計算機(jī)圖像像素的屬性包括尺寸、顏色、色深度、位置等。像素尺寸與分辨率有關(guān)，分辨率越低，像素尺寸越大。每一個像素都被賦予一個顏色值。像素位置指的是像素在圖像的水平或垂直坐標(biāo)。每個像素在空間上的位置是固定的，不同的是像素的顏色值不一樣。3.2.1計算機(jī)圖像圖像的特性與分辨率關(guān)系密切。分辨率高，圖像質(zhì)量就高，并且文件所占的存儲空間就大。當(dāng)放大圖像尺寸時，圖像的質(zhì)量會下降。我們知道，高分辨率的圖像比相同大小的低分辨率的圖像包含的像素多，圖像信息也較多，表現(xiàn)細(xì)節(jié)更清楚，這也就是在輸出時要確定圖像分辨率的一個原因。3.2.1計算機(jī)圖像由于圖像的用途不一，因此，應(yīng)根據(jù)圖像用途來確定分辨率。一幅圖像若用于在屏幕上顯示，則分辨率為72dpi或96dpi即可；若用于600dpi的打印機(jī)輸出，則需要150dpi的圖像分辨率；若要進(jìn)行印刷，則需要300dpi的高分辨率才行。圖像分辨率設(shè)定應(yīng)恰當(dāng)。若分辨率太高的話，運行速度慢，占用的磁盤空間大，不符合高效原則；若分辨率太低的話，影響圖像細(xì)節(jié)的表達(dá)，不符合高質(zhì)量原則。3.2.1計算機(jī)圖像相對于模擬圖像來說，數(shù)字圖像在處理上有許多明顯的優(yōu)點，具體來說，數(shù)字圖像處理的優(yōu)點主要是：1)再現(xiàn)性好。數(shù)字圖像不會因為存儲、傳輸?shù)葟?fù)制而產(chǎn)生圖像質(zhì)量的退化，從而能準(zhǔn)確地再現(xiàn)原圖像。2)精度高、靈活性大。模擬圖像一般都只能對圖像作有限的處理，例如光學(xué)處理，從原理上說只能對圖像作線性運算，從而極大地限制了其所能完成的處理工作。3.2.1計算機(jī)圖像與此相反，數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運算，而且也可以完成非線性運算，或者說，凡是可用數(shù)學(xué)公式或邏輯表達(dá)式表達(dá)的一切處理運算，都可用數(shù)字處理來實現(xiàn)。藝術(shù)設(shè)計和處理中常用的計算機(jī)圖像設(shè)計軟件是AdobePhotoshop、Painter、CorelPaint等。3.2.2計算機(jī)圖形計算機(jī)圖形又稱矢量圖形、對象圖形，是由數(shù)學(xué)公式描述的。對矢量圖形的處理不同于圖像，圖像是按像素為單位來處理的，而矢量圖形是按一個個的對象來處理的。矢量圖形由曲線和其他數(shù)學(xué)形狀構(gòu)成，數(shù)學(xué)曲線平滑，顯示出來的矢量圖像也總是高度平滑，并且這種圖像文件不需要描述每個像素的信息，因此其文件量相對較小。3.2.2計算機(jī)圖形計算機(jī)圖形與分辨率無關(guān)，無論放大到多大，其輸出質(zhì)量是同樣的。我們可對矢量圖形進(jìn)行位置、尺寸、形狀、顏色的改變，圖形仍能保持清晰、平滑，絲毫不會影響其質(zhì)量。矢量圖形放大時，只不過是在電腦中描述的參數(shù)有所改變。并且同一圖形不管放大還是縮小，其文件的大小即所占的存儲空間是一樣的。圖形由計算機(jī)圖形軟件來繪制和設(shè)計。3.2.2計算機(jī)圖形常用的圖形藝術(shù)設(shè)計軟件有CorelDraw、MacromediaFreehand和AdobeIllustrator等?！皥D形”甚至可以通過上述軟件輸出進(jìn)而轉(zhuǎn)換成“圖像”。3.2.3計算機(jī)圖形學(xué)計算機(jī)圖形學(xué)是一門研究用計算機(jī)來生成和處理圖形的科學(xué)。這里所說的圖形包括各種二維和三維圖形，如二維工程圖、邏輯圖、電路圖、地圖、三維線框圖、真三維圖、動態(tài)圖以及各種抽象或者具象的圖形，比如藝術(shù)圖形和圖案等。與人們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降膱D形不同，計算機(jī)圖形是通過計算機(jī)來生成并由計算機(jī)的顯示器、繪圖儀、打印機(jī)等外部設(shè)備表現(xiàn)出來的。3.2.3計算機(jī)圖形學(xué)人們對圖形的控制和處理通常是通過鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、圖形輸入板或鍵盤等輸入工具并借助于顯示器來進(jìn)行的。這種人對圖形的控制和處理過程是人與計算機(jī)的一種交互式對話過程。計算機(jī)圖形學(xué)最初與計算機(jī)輔助設(shè)計的應(yīng)用密切相聯(lián)，因此人們通常把計算機(jī)圖形學(xué)僅僅看成是計算機(jī)的類應(yīng)用。3.2.3計算機(jī)圖形學(xué)隨看計算機(jī)圖形新技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的日益廣泛，計算機(jī)圖形學(xué)已經(jīng)滲透到計算機(jī)的其他應(yīng)用領(lǐng)域和計算機(jī)科學(xué)的其他分支中去了。例如在操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)庫、人工智能等領(lǐng)域，都能夠看到計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。因此可以說，計算機(jī)圖形學(xué)是計算機(jī)科學(xué)的一個重要分支。3.2.3計算機(jī)圖形學(xué)計算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容包括圖形硬件和圖形軟件兩大部分。圖形軟件的研究特別是新技術(shù)、新方向的研究很大程度上依賴于圖形硬件的實現(xiàn)技術(shù)。新的圖形硬件技術(shù)的實現(xiàn)推動了圖形軟件技術(shù)的發(fā)展。另一方面，圖形軟件的研究也不斷給圖形硬件提出了更高的要求，從而促進(jìn)了計算機(jī)圖形學(xué)的不斷發(fā)展。3.2.3計算機(jī)圖形學(xué)圖形硬件的主要研究內(nèi)容是作為基本人機(jī)交互工具的顯示設(shè)備和其他輸入輸出裝置。圖形軟件的研究包括圖形的輸入、生成、存儲、控制和輸出研究，已有圖形的變換、組合、分解和運算等研究。3.2.3計算機(jī)圖形學(xué)與之相關(guān)的技術(shù)是圖形生成和處理所需要的數(shù)學(xué)處理方法及其算法圖形系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件的設(shè)計與實現(xiàn)；圖形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其表示；圖形的形式化描述；圖形數(shù)據(jù)庫和工程數(shù)據(jù)庫研究；圖形信息的通信；圖形軟件的運行環(huán)境；人機(jī)交互界面的研究；以及三維真實感圖形為光照模型研究、面向?qū)ο蟮膸缀文Ｐ蜆?gòu)造研究等專期技術(shù)。3.2.3計算機(jī)圖形學(xué)由于圖形軟件的研究與圖形硬件的技術(shù)和性能有密切的聯(lián)系，所以在圖形生成和處理的研究中，僅僅考慮實現(xiàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須與圖形生成和處理過程中的內(nèi)存占有量、運算速度、交互響應(yīng)時間等因素聯(lián)系起來。往往一個圖形的生成或處理有多種各有利弊的算法或表示形式。在圖形軟件設(shè)計時就需要審時度勢、權(quán)衡利弊。3.2.4計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計(CGD)是指以計算機(jī)為平臺的、進(jìn)行圖形與圖像藝術(shù)設(shè)計的過程與結(jié)果的稱謂，它是計算機(jī)圖形學(xué)(CG)的一個分支，是介于藝術(shù)與科學(xué)、藝術(shù)設(shè)計與計算機(jī)圖形設(shè)計、藝術(shù)設(shè)計學(xué)與計算機(jī)圖形學(xué)之間的邊緣學(xué)科。3.2.4計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計既涉及作為過程的“計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計”，又涵蓋著包含過程也包含結(jié)果的“計算機(jī)圖形藝術(shù)”，是以計算機(jī)硬件和軟件為平臺的、由兩維、三維和四維(時間一維)圖形、圖像以及音頻等要素構(gòu)成的、按照一定的視覺藝術(shù)規(guī)律設(shè)計形成的靜態(tài)的、動態(tài)的或動態(tài)交互的現(xiàn)實或虛擬現(xiàn)實的視聽圖形和圖像藝術(shù)。3.2.4計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計計算機(jī)圖形藝術(shù)分為兩大類和五個子項。兩大類是：計算機(jī)靜畫和計算機(jī)動畫；五個子項是：兩維靜畫、兩維動畫、三維靜畫、三維動畫和視頻藝術(shù)等。計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計所涉及的領(lǐng)域很廣，目前看來它較多地表現(xiàn)在視覺藝術(shù)領(lǐng)域，但是從科學(xué)與藝術(shù)相結(jié)合的邊緣學(xué)科的角度來看，從文化到藝術(shù)、從科學(xué)到教育、從工程到軍事等等，可以說，所有在計算機(jī)屏幕上顯現(xiàn)的圖形或者圖像，都是計算機(jī)圖形、都存在一個美與不美的問題、都需要經(jīng)過視覺設(shè)計、都是計算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計的內(nèi)涵和外延。3.2.5數(shù)字模擬繪畫從繪畫的程序和方法中可以發(fā)現(xiàn)，利用數(shù)字工具進(jìn)行繪畫時，有其方便的一面，例如，使用圖層技術(shù)可以方便地編輯畫面的元素，且不會影響到其他圖形；使用歷史記憶功能，在繪圖的過程中可以方便地回到以往的操作步驟。當(dāng)然，也有其不利的一面，如在工具運用的自由度和隨意性上，在對工具和材料的感覺上都不如真實的紙筆，而且在操作過程中也需要特殊的程序和方法。3.2.5數(shù)字模擬繪畫模擬繪畫的目的是將人的真實感覺延續(xù)到數(shù)字環(huán)境中，相對于專門的模擬繪畫軟件Painter而言，Photoshop的模擬繪畫功能比較簡單，但盡管如此，我們還是可以從中感受到數(shù)字繪畫的特點。此外，利用軟件提供的特殊效果命令，還可以創(chuàng)作出很多有偶然效果的作品，正是這些效果豐富了作品的表現(xiàn)力，同時也是對模擬繪畫本身的超越，并更加突出數(shù)字繪畫的特點。3.2.5數(shù)字模擬繪畫在自然中可以看到大量的肌理效果，比如天空的云朵、海邊的沙灘、水面的波紋、木材的紋理、植物的葉脈，還有利用現(xiàn)代技術(shù)拍攝的太空景象或微觀分子結(jié)構(gòu)等。此外，手工制品也有著豐富的肌理效果，如織物、建筑物的墻面等，這些效果都是藝術(shù)創(chuàng)作時的素材。在藝術(shù)創(chuàng)作中經(jīng)常要使用各種肌理效果來增強畫面的表現(xiàn)力，如水彩畫中的撒鹽方法。利用計算機(jī)的圖像處理技術(shù)則可以十分方便和快捷地創(chuàng)造出更多的肌理效果。3.2.6小結(jié)二維靜畫