หน่วยที่1 เรื่อง พื้นฐานคอมพิวเตอร์กราฟิก

เรื่อง   พื้นฐานคอมพิวเตอร์กราฟิก

1. ความหมายของกราฟิกและคอมพิวเตอร์กราฟิก

กราฟิก(Graphics) เป็นคำที่เกิดขึ้นจากรากศัพท์ภาษากรีก คือคำว่า “Graphikos” หมายถึง การเขียนภาพด้วยสีและลักษณะขาวดำ และรวมกับคำว่า   “Graphien” หมายถึง การเขียนตัวหนังสือและการสื่อความหมายโดยการใช้เส้น ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า กราฟิก หมายถึง การสื่อความคิดโดยการใช้ภาพ สัญลักษณ์ และข้อความกราฟิกในยุคแรก ๆ จะเริ่มตั้งแต่การวาดภาพลายเส้น การวาดภาพเหมือนจริง มาจนถึงการใช้ภาพถ่ายเหมือนจริง  และเมื่อเทคโนโลยีพัฒนามาสู่ยุคดิจิตอล   จึงมีการใช้คอมพิวเตอร์มาสร้างงานกราฟิกดังนั้นคำนิยามของคำว่า  “คอมพิวเตอร์กราฟิก” จึงหมายถึง การสื่อความคิดโดยการใช้คอมพิวเตอร์สร้างและจัดการกับภาพ สัญลักษณ์ และข้อความ

 งานกราฟิก หมายถึง งานการวางแผนทางศิลปะและการทำหัวเรื่อง โดยรู้ขนาดและสัดส่วนหลักในการออกแบบ รวมถึงการใช้สีเป็นองค์ประกอบเพื่อเน้นและดึงดูดความสนใจให้มากขึ้น และเป็นการช่วยให้ได้รายละเอียดชัดเจนของวัสดุที่ใช้ประกอบการสอน และยังมีความหมายรวมไปถึงการผนึกภาพ ภาพถ่าย รูปถ่าย อีกด้วย

กราฟิก หมายถึง ศิลปะแขนงหนึ่งซึ่งใช้สื่อความหมายด้วยเส้น สัญลักษณ์ รูปวาด ภาพถ่าย กราฟ กราฟิก แผนภูมิ การ์ตูน ฯลฯ เพื่อให้สามารถสื่อความหมายข้อมูลได้ถูกต้องต้องตามที่ผู้สื่อสารต้องการ

 1.2  ภาพบนคอมพิวเตอร์เกิดได้อย่างไร

ภาพที่ปรากฏบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ที่เราเห็นอยู่ทั่วไปนั้น เกิดจากจุดสี่เหลี่ยมเล็กๆ ของสี ที่เราเรียกว่า พิกเซล มาประกอบกันเป็นภาพขนาดต่างๆ นั่นเอง

พิกเซล (Pixel) มาจากคำว่า Picture และคำว่า Element แปลตรงตัว ก็คือ องค์ประกอบที่รวมกันเกิดเป็นภาพ ซึ่งสรุปก็หมายถึงจุดสี่เหลี่ยมเล็กๆ ที่เป็นองค์ประกอบรวมกันเป็นภาพความละเอียดของภาพ เป็นจำนวนของพิกเซลที่อยู่ภายในภาพ โดยใช้หน่วยวัดเป็นพิกเซลต่อนิ้ว (ppi : Pixel per Inch) เช่น 300 ppi  หรือ 600 ppi เป็นต้น ภาพที่มีความละเอียดมากก็จะมีความชัดกว่าภาพที่มีความละเอียดน้อยเราจะพบว่าไฟล์ภาพเดียวกันเมื่อนำไปแสดงผลออกมาผ่านอุปกรณ์ที่ต่างกัน ก็จะส่งผลให้ได้ภาพที่ออกมามีความคมชัดหรือความละเอียดไม่เท่ากันได้ เช่น ภาพบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ และภาพที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์เลเซอร์ เพราะขนาดพิกเซลหรือจุดเล็กๆ ที่ทำให้เกิดภาพมีขนาดที่ไม่เท่ากันนั่นเอง

ความละเอียดของจอภาพ เป็นหน่วยที่ใช้วัดจำนวนพิกเซลสูงสุดที่จอคอมพิวเตอร์สามารถผลิตออกมาได้ ซึ่งความละเอียดของจอภาพนั้น เกิดขึ้นโดยวีดีโอการ์ดหรือการ์ดจอ และควบคุมการทำงานด้วยซอฟท์แวร์บน Windows ดังนั้นเราสามารถตั้งค่าการแสดงความละเอียดของจอภาพบน Windows ได้ เช่น 800x600 หรือ 1024x768ความละเอียด 1027x768 หมายถึง จำนวนวีดีโอพิกเซลในแนวนอน 1024 พิกเซลและจำนวนวีดีโอพิกเซลในแนวตั้ง 768 พิกเซล

ความละเอียดของเครื่องพิมพ์ เป็นหน่วยที่ใช้วัดจำนวนพิกเซลต่อนิ้ว ซึ่งจุดพิกเซลในเครื่องพิมพ์เราเรียกว่า ดอท (dot) ดังนั้นหน่วยที่ใช้วัดความละเอียดของเครื่องพิมพ์จะถูกเรียกว่า dpi (Dot per Inch) เครื่องพิมพ์แบบเลเซอร์ซึ่งมีขนาดของพิกเซลที่เที่ยงตรง มีความละเอียดในการพิมพ์ที่ 600 dpi ก็แสดงว่ามีความสามารถพิมพ์ได้ 600 จุดทุก ๆ 1 นิ้วความละเอียดของอิมเมจเซตเตอร์ อิมเมจเซตเตอร์ (Imagesetter) คือ เครื่องพิมพ์ที่มีความละเอียดสูงตั้งแต่ 1,200-4,800 dpi ซึ่งผลิตจุดเลเซอร์ได้เล็กมาก โดยสามารถวัดขนาดได้ด้วยหน่วยวัดเป็นไมครอน (1 ส่วนล้านเมตร หรือ 1 ส่วน 1000 มิลลิเมตร)

3  การประมวลผลภาพคอมพิวเตอร์กราฟิก

ภาพที่เก็บในคอมพิวเตอร์นั้น มีวิธีการประมวลผลภาพ 2 แบบแตกต่างกันไปตามแต่ละโปรแกรมดังนี้ คือ

1. การประมวลผลแบบ Raster 

เป็นการประมวลแบบอาศัยการอ่านค่าสีในแต่ละพิกเซล มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Bitmap จะเก็บข้อมูลเป็นค่า 0 และ 1 แต่ละพิกเซลจะมีการเก็บค่าสีที่เจาะจงในแต่ละตำแหน่ง ซึ่งเหมาะกับภาพที่มีลักษณะแบบภาพถ่าย ซึ่งสามารถใช้เทคนิคในการปรับแต่งสี และการใช้เอฟเฟคต์พิเศษให้กับภาพ แต่มีข้อเสีย คือ ภาพที่ได้จะมีไฟล์ขนาดใหญ่และเมื่อมีการขยายภาพให้ใหญ่ขึ้น จะส่งผลให้พิกเซลของภาพมีขนาดใหญ่ตามด้วย เราจึงเห็นว่าภาพจะไม่ละเอียดหรือแตกนั่นเอง
 การประมวลผลแบบ Raster ได้แก่ ไฟล์ภาพ .TIF, .GIF, .JPG, .BMP และ .PCX เป็นต้น โดยโปรแกรมที่ใช้ทำงานกับภาพ Raster คือ Photoshop, PhotoPaint และPaintbrush เป็นต้น

   3.2 การประมวลผลแบบ Vector 

เป็นการประมวลผลแบบอาศัยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ โดยมีสีและตำแหน่งของสีที่แน่นอน ฉะนั้นไม่ว่าเราจะมีการเคลื่อนย้ายที่หรือย่อขยายขนาดของภาพ ภาพก็จะไม่เสียรูปทรงในเชิงเรขาคณิต และความละเอียดของภาพจะไม่ลดลงด้วย จึงทำให้ภาพยังคงคมชัดเหมือนเดิม แม้ขนาดของภาพจะเปลี่ยนแปลงใหญ่ขึ้นหรือเล็กลงก็ตาม แต่มีข้อเสียที่ไม่สามารถใช้เอฟเฟคต์ในการปรับแต่งภาพได้เหมือนกับภาพแบบ Raster

การประมวลผลภาพลักษณะนี้ ได้แก่ภาพ .AI, .DRW ใช้ในโปรแกรมการวาดภาพ Illustrator, CorelDraw ภาพ .WMF เป็นภาพคลิปอาร์ตในโปรแกรม Microsoft Word และภาพ .PLT ในโปรแกรมการออกแบบ AutoCAD

   3.4  ความรู้เกี่ยวกับเรื่องสีสีที่เรามองเห็นรอบๆ ตัวนั้น เกิดขึ้นได้จากการที่ตาของเรารับแสงที่สะท้อนมาจากวัตถุเหล่านั้น ซึ่งความยาวของคลื่นแสงที่แตกต่างกัน  จะส่งผลให้เรามองเห็นสีที่แตกต่างกันด้วย และสำหรับงานคอมพิวเตอร์กราฟิกนั้นจะมีการผสมสีที่เกิดจากแสงแสดงบนจอภาพ หรือการผสมหมึกสีพิมพ์ออกมาทางเครื่องพิมพ์    3.5 ความลึกของสี ( Bit Depth ) คอมพิวเตอร์สามารถสร้างและแสดงสีในภาพได้เป็นหลายล้านสี ดังนั้น คอมพิวเตอร์จะมีวิธีการจดจำและอ้างอิงค่าสีโดยอาศัยดัชนีเป็นตารางสี ตัวอย่างเช่น การ์ดจอที่สามารถแสดงสีได้  2  บิต   ก็จะแสดงสีได้ 4 สี เพราะเนื่องจากคอมพิวเตอร์จะเก็บข้อมูลใน 1 บิต ได้ 2 ค่า คือ  0 และ 1 เราจึงสามารถคำนวณจำนวนสีได้ตามสูตร คือ

จำนวนสีที่แสดงได้ = 2 ยกกำลังด้วย จำนวนบิต

เช่น การ์ดจอที่สามารถแสดงสีได้ 24 บิต ก็จะแสดงสีได้ = 224 = 16.7 ล้านสี เป็นต้น

ปัจจุบันเราจะพบว่าการแสดงผลภาพบนหน้าจอคอมพิวเตอร์กราฟิก  สามารถแสดงสีได้ตั้งแต่  16.7  ล้านสีขึ้นไป  เนื่องจากการ์ดจอส่วนใหญ่สามารถแสดงสีได้ตั้งแต่ 24 บิตไปจนถึง 32  และ 64 บิต

3.6    โมเดลของสี ( Color  Model )  โดยทั่วไปแล้วสีต่างๆ ในธรรมชาติและสีที่ถูกสร้างขึ้น จะมีรูปแบบการมองเห็นสีที่แตกต่างกัน  ซึ่งรูปแบบการมองเห็นสีนี้เรียกว่า “โมเดล (Model)” ดังนั้น จึงทำให้มีโมเดลหลายแบบดังที่เราจะได้ศึกษาต่อไปนี้ คือ

1. โมเดลแบบ HSB ตามหลักการมองเห็นสีของสายตามนุษย์
2. โมเดลแบบ RGB ตามหลักการแสดงสีของเครื่องคอมพิวเตอร์
3. โมเดลแบบ CMYK ตามหลักการแสดงสีของเครื่องพิมพ์
4. โมเดล Lab ตามมาตรฐานของ CIE