Grafik

Grafik (engl. graphics) steht als Oberbegriff für alle grafischen (bildhaften) Darstellungen.

Dazu zählen unter anderem:

• Bilder
• Animationen
• Zeichnungen
• Fotos
• künstlerische Darstellungen
• Diagramme
• Symbole

Erläuterung Computergrafik

Hinter dem Begriff Computergrafik (engl. Computer graphics) verbergen sich alle Verfahren der Informatik zur Erfassung, Erstellung, Modellierung, Verarbeitung, Speicherung, Darstellung und Ausgabe von grafischen Daten.

Von der Erstellung her unterscheidet man bei der Computergrafik zwischen der Pixel-, Vektor-, Raster- und Präsentationsgrafik. Dazu kann eine Computergrafik in der Darstellung zwei- oder dreidimensional (3D-Grafik, Explosionsgrafik) ausgeführt sein oder das Objekt sogar aus beliebigen Blickwinkeln darstellen.

Die Computergrafik hat sich aufgrund der angestiegenen Leistungsfähigkeit der aktuellen Computer in den letzten Jahren in ihrer Weiterentwicklung rasant gesteigert.

Mit ausschlaggebend an diesem Durchbruch für die Computergrafik waren unter anderem die immer leistungsstärker werdenden Grafikkarten. Sie haben ihr völlig neue Anwendungsmöglichkeiten z.B. im Bereich der Animationen, 3D-Spiele, Multimedia-Anwendungen und der virtuellen Realität erschlossen.

Hierbei reicht der der Umfang der Einsatzbereiche von der computerunterstützten Darstellung und Interaktion, über die Modellierung geometrischer Objekte, die fotorealistische Synthese in der Bildbearbeitung, bis hin zu technisch-wissenschaftlichen Anwendungen.

Ergänzend unterstützt wird die Grafikdarstellung über die Erfassung von Daten per:

• Scanner
• Grafiktabletts
• Digitalkameras

Für die Verarbeitung der auf diese Weise gesammelten Informationen werden teilweise spezialisierte Programme eingesetzt, welche je nach Darstellungsart die erfassten Daten in die entsprechenden Computergrafiken umsetzen. Für die Darstellung der unterschiedlichen Grafikkarten werden an die Anforderungen angepasste Monitore und Bildschirmauflösungen eingesetzt.

Zur Ausgabe von Computergrafiken werden dann Drucker, Plotter und Belichter eingesetzt. Eine Weitergabe dieser Daten kann nun per Papier, Karton, Folie oder in digitaler Form per Datei erfolgen.

Unterscheidung

- Pixelgrafik

Typische Pixelgrafiken (engl. Pixel graphics) sind die Darstellung von Bildern, Fotos oder von Präsentationsgrafiken; sie werden fast immer als Rastergrafiken dargestellt. Standardmäßig werden Pixelgrafiken im World Wide Web im GIF-, JPEG- und ggf. noch im PNG-Format eingesetzt.

Pixelgrafiken sind aus einzelnen Bildpunkten (Pixeln) aufgebaut, wobei jeder dieser Bildpunkte einen digitalen Wert darstellt. Dieser Wert hängt von dem verwendeten Farbmodell und der Quantisierung (Digitalisierung analoger Signale) ab.

Wesentliche Unterscheidungsmerkmale zwischen den diversen Pixelformaten wie JPEG, Photoshop, TIFF, Bitmap, dem GIF-Dateiformat, dem PICT-Dateiformat, Portable Network Graphics (PNG), dem TGA-Dateiformat und einigen mehr, sind die Art der Kompression, die benutzten Farbmodelle und die Farbtiefe.

- Vektorgrafik

Vektorgrafiken (engl. Vector graphics) basieren auf grafischen Einfachdarstellungen wie Linien, Rechtecken, Kreisen, Ellipsen, Polylinien und Polygonen, welche von Koordinatenpunkten ausgehend dargestellt werden.

In einer Vektorgrafik werden also alle in der Grafik vorkommenden geometrischen Figuren in ihrer mathematischen Beschreibung gespeichert. Bezugspunkt der einzelnen grafischen Elemente ist ein festgelegtes Koordinatensystem auf dem Bildschirm. Basierend auf diesem Koordinatensystem wird beispielsweise eine Linie durch die Anfangs- und Endkoordinaten bestimmt. Parameter wie die Linienstärke, die Farbe oder die Art der Linie werden zur eindeutigen Wiedergabe zusätzlich gespeichert.

Die vektorielle Darstellungsart hat den Vorteil, dass sie anhand der Koordinaten verlustfrei rekonstruiert und kompakt gespeichert werden kann.

Vektorgrafiken werden für konstruktive Darstellungen genutzt und u.a. im CAD-Bereich eingesetzt.

- Rastergrafik

Der Begriff Rastergrafik (engl. Raster graphics) besagt etwas über die Art der Darstellung.

Rastergrafiken haben ein festes Raster, welches in identische vertikale und horizontale Linien eingeteilt ist. Jedes dieser quadratische Felder entspricht einem Bildpunkt, welcher entsprechend einer Pixelgrafik einen digitalen Wert repräsentiert.

Bei der Rastergrafik erfolgt die Darstellung fortlaufend zeilenweise von links nach rechts und bildweise von oben nach unten. Diese vorteilhafte Darstellungsform ist bezüglich der Wiederholrate unabhängig vom Bildinhalt und man erhält eine stabile, flimmerfreie Bilddarstellung.

Die Rasterdarstellung ist die häufigste Form der Darstellung auf Monitoren oder anderen Displays und kann für alle Computergrafiken verwendet werden.

Rastergrafiken enthalten nur Rasterinformationen und keine Vektordaten. Jeder Bildpunkt kann in Schwarz-Weiß, Graustufen oder in Farbe dargestellt werden. Aufgrund verschiedener Kompressionsverfahren können die speicherintensiven Rastergrafiken einer Datenreduktion unterzogen werden.

- Präsentationsgrafik

Präsentationsgrafiken (engl. Presentation graphics) werden bevorzugt in kommerziellen Bereichen eingesetzt. Dies wird genutzt, um umfangreiche Zahlenkolonnen wie Produktions- und Absatzzahlen, Trendzahlen und Umsätze, Vergleichszahlen und Kosten anschaulich und übersichtlich darzustellen.

Die Präsentationsgrafik kennt dabei drei unterschiedliche Darstellungsformen:

• Liniendiagramm
• Balkendiagramm (Histogramm)
• Kreisdiagramme (Pie Chart, Kuchendiagramm)

Diese Formen gibt es dazu in unterschiedlichsten Varianten der zwei- und dreidimensionalen Darstellung.

Präsentationsgrafiken werden von entsprechenden Programmen direkt aus Zahlenreihen und Tabellen erstellt.

- 3D-Grafik

3D-Grafiken (engl. 3D graphics) sind in dreidimensionaler Geometrie dargestellte Grafiken.

Der Rechenaufwand kann für eine komplexe, dreidimensionale Computergrafik sehr hoch sein; man unterscheidet daher bei der Modellierung eines 3D-Modells zwischen:

• dem Drahtmodell (vereinfachte Darstellung eines Körpers anhand eines Drahtgittermodells)
• dem Flächenmodell (Darstellung sichtbaren Flächen als farbige Polygone ohne Struktur)
• dem Volumenmodell (Modellierung von 3D-Modellen mit einer möglichst genauen, realitätsnahen Darstellung).

Diese drei Modelle erleichtern das Modellieren, da der Rechenaufwand für die verschiedenen Modelle extrem unterschiedlich ist. Bei diesen Grafiken kann das Koordinatensystem oder aber das 3D-Modell im Koordinatensystem gedreht werden. Dadurch kann das Modell von allen Seiten und aus allen Perspektiven betrachtet werden.

Die Erstellung von 3D-Computergrafiken wird von speziellen 3D-Grafikprozessoren beschleunigt und von den 3D-Standards, und den vorhandenen 3D-Grafikbibliotheken (sogenannte 3D-Kernels), unterstützt.

- Explosionsgrafik

Bei der Explosionsgrafik (engl. Explosion graphics) werden die einzelnen Elemente einer technischen Zeichnung in Art einer Explosion, gleichsam voneinander wegstrebend, dargestellt. Die Explosionsgrafik berücksichtigt bei der Darstellung die Zuordnung der einzelnen Komponenten im gesamten Objekt. Vielfach findet man diese Art von Grafiken in Bau- oder Montageanleitungen.

Diese Art der grafischen Darstellung wird in verschiedenen CAD-Systemen programmtechnisch unterstützt.