หน่วยที่ 1ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์กราฟิก

แนวคิด

                คอมพิวเตอร์กราฟิก คือ การใช้คอมพิวเตอร์สร้างภาพและจัดการเกี่ยวกับรูปภาพ เพื่อใช้สื่อความหมายของข้อมูลต่าง ๆ ให้น่าสนใจยิ่งขึ้น เช่น การใช้กราฟนำเสนอข้อมูลยอดขายสินค้าในแต่ละปี การใช้ภาพกราฟิกประกอบการโฆษณาสินค้าต่าง ๆ เป็นต้น  ภาพกราฟิกแบบ 2 มิติ มี 2 แบบ คือแบบ Raster และแบบ Vector ซึ่งหลักการทำงานจะมีความแตกต่างกัน โดยกราฟิกแบบ Raster จะเกิดภาพจากจุดสี่เหลี่ยมเล็ก ๆ หลาย ๆ จุด มารวมกัน ส่วนแบบ Vector เกิดจากการอ้างอิงความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ หรือการคำนวณ ซึ่งภาพกราฟิกแต่ละนามสกุลจะมีแฟ้มรูปภาพและลักษณะที่แตกต่างกัน

บทนำ

                ปัจจุบันภาพกราฟิกมีบทบาทกับงานด้านต่าง ๆ เป็นอย่างมาก เช่น งานนำเสนอข้อมูลในรูปแบบของ เส้นกราฟ กราฟแท่ง แผนภูมิ การใช้ภาพกราฟิกประกอบการโฆษณาสินค้าต่าง ๆ การสร้างเว็บเพจ การสร้างสื่อการสอน (CAI) การสร้างการ์ตูน  การสร้างโลโก และงานออกแบบต่าง ๆ เป็นต้น โดยภาพกราฟิกจะทำให้งานมีความสวยงามและน่าสนใจยิ่งขึ้น

ความหมายของกราฟิก

                กราฟิก (Graphic)  มักเขียนผิดเป็น กราฟิกส์ กราฟฟิกส์  กราฟฟิก  คำว่า “กราฟิก” มาจากภาษากรีก ซึ่งหมายถึง  การวาดเขียน (Graphikos)  และการเขียน (Graphein)  ต่อมามีผู้ให้ความหมายของคำว่า “กราฟิก” ไว้หลายประการซึ่งสรุปได้ดังนี้

                กราฟิก หมายถึง ศิลปะแขนงหนึ่งซึ่งใช้สื่อความหมายด้วยเส้น สัญลักษณ์ รูปวาด ภาพถ่าย กราฟ แผนภูมิ การ์ตูน ฯลฯ เพื่อให้สามารถสื่อความหมายข้อมูลได้ถูกต้องตรงตามที่ผู้สื่อสารต้องการ

ความหมายของคอมพิวเตอร์กราฟิก

                คอมพิวเตอร์กราฟิก หมายถึง การสร้าง การตกแต่งแก้ไข หรือการจัดการเกี่ยวกับรูปภาพ โดยใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ในการจัดการ ยกตัวอย่างเช่น การทำ  Image Retouching ภาพคนแก่ให้มีวัยที่เด็กขึ้น การสร้างภาพตามจินตนาการและการใช้ภาพกราฟิกในการนำเสนอข้อมูลต่าง ๆ เพื่อให้สามารถสื่อความหมายได้ตรงตามที่ผู้สื่อสารต้องการและน่าสนใจยิ่งขึ้นด้วยกราฟ แผนภูมิ แผนภาพ เป็นต้น

                ภาพกราฟิก แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ภาพกราฟิกแบบ 2 มิติ และแบบ 3 มิติ

                ภาพกราฟิกแบบ  2 มิติ เป็นภาพที่พบเห็นโดยทั่วไป เช่น ภาพถ่าย  รูปวาด  ภาพลายเส้น  สัญลักษณ์  กราฟ  รวมถึงการ์ตูนต่าง ๆ ในโทรทัศน์  ยกตัวอย่างเช่น  การ์ตูนเรื่องพิภพยมราช  ชินจัง  และโดเรมอน  เป็นต้น ซึ่งการ์ตูนจะเป็นภาพกราฟิกเคลื่อนไหว (Animation)  โดยจะมีกระบวนการสร้างที่ซับซ้อนกว่าภาพวาดปกติ

                ภาพกราฟิกแบบ 3 มิติ  เป็นภาพกราฟิกที่ใช้โปรแกรมสร้างภาพ 3 มิติโดยเฉพาะ เช่น โปรแกรม 3 Ds max  โปรแกรม  Maya  เป็นต้น ซึ่งจะทำให้ได้ภาพมีสีและแสงเงาเหมือนจริง เหมาะกับงานด้านสถาปัตย์และการออกแบบต่าง ๆ  รวมถึงการสร้างเป็นภาพยนตร์การ์ตูนหรือโฆษณาสินค้าต่าง ๆ เช่น การ์ตูน เรื่อง  Nemo  The Bug และปังปอนด์แอนิเมชัน เป็นต้น

               

หลักการทำงานและการแสดงผลของภาพคอมพิวเตอร์กราฟิก

                ภาพที่เกิดบนจอคอมพิวเตอร์ เกิดจากการทำงานของโหมดสี RGB  ซึ่งประกอบด้วยสีแดง (Red) สีเขียว (Green)  และสีน้ำเงิน (Blue)  โดยใช้หลักการยิงประจุไฟฟ้าให้เกิดการเปล่งแสงของสีทั้ง 3 สีมาผสมกันทำให้เกิดเป็นจุดสีสี่เหลี่ยมเล็ก ๆ ที่เรียกว่า พิกเซล (Pixel) ซึ่งมาจากคำว่า  Picture  กับ Element โดยพิกเซลจะมีหลากหลายสี  เมื่อนำมาวางต่อกันจะเกิดเป็นรูปภาพ ซึ่งภาพที่ใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์มี 2 ประเภท คือ แบบ Raster และแบบ  Vector

หลักการของกราฟิกแบบ  Raster

                หลักการของภาพกราฟิกแบบ Raster หรือแบบ  Bitmap เป็นภาพกราฟิกที่เกิดจากการเรียงตัวกันของจุดสี่เหลี่ยมเล็ก ๆ  หลากหลายสี ซึ่งเรียกจุดสีเหลี่ยมเล็ก ๆ นี้ว่าพิกเซล (Pixel) ในการสร้างภาพกราฟิกแบบ Raster  จะต้องกำหนดจำนวนของพิกเซลให้กับภาพที่ต้องการสร้าง ถ้ากำหนดจำนวนพิกเซลน้อย เมื่อขยายภาพให้มีขนาดใหญ่ขึ้นจะทำให้แฟ้มภาพมีขนาดใหญ่ ดังนั้นการกำหนดพิกเซลจึงควรกำหนดให้เหมาะกับงานที่สร้างคือ ถ้าต้องการใช้งานทั่ว ๆ ไปจะกำหนดจำนวนพิกเซลประมาณ 100-150 ppi (Pixel/inch)  “จำนวนพิกเซลต่อ 1 ตารางนิ้ว”  ถ้าเป็นงานที่ต้องการความละเอียดน้อยและแฟ้มภาพมีขนาดเล็ก เช่น ภาพสำหรับใช้กับเว็บไซต์จะกำหนดจำนวนพิกเซลประมาณ 72 ppi  และถ้าเป็นแบบงานพิมพ์ เช่น นิตยสาร  โปสเตอร์ขนาดใหญ่  จะกำหนดจำนวนพิกเซลประมาณ  300-350 เป็นต้น  ข้อดีของภาพกราฟิกแบบ Raster  คือ สามารถแก้ไขปรับแต่งสี ตกแต่งภาพได้ง่ายและสวยงาม ซึ่งโปรแกรมที่นิยมใช้สร้างภาพกราฟิกแบบ Raster คือ  Adobe  PhotoShop, Adobe PhotoShopCS, Paint  เป็นต้น

รูปที่ 1.1  ภาพกราฟิกแบบ Raster ที่ขยายใหญ่ขึ้น

หลักการของกราฟิกแบบ  Vector

                หลักการของกราฟิกแบบ Vector เป็นภาพกราฟิกที่เกิดจากการอ้างอิงความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ หรือการคำนวณ ซึ่งภาพจะมีความเป็นอิสระต่อกัน โดยแยกชิ้นส่วนของภาพทั้งหมดออกเป็นเส้นตรง เส้นโค้ง  รูปทรง  เมื่อมีการขยายภาพความละเอียดของภาพไม่ลดลง  แฟ้มมีขนาดเล็กกว่าแบบ Raster  ภาพกราฟิกแบบ Vector  นิยมใช้เพื่องานสถาปัยต์ตกแต่งภายในและการออกแบบต่าง ๆ เช่น การออกแบบอาคาร  การออกแบบรถยนต์  การสร้างโลโก  การสร้างการ์ตูน เป็นต้น ซึ่งโปรแกรมที่นิยมใช้สร้างภาพแบบ Vector คือ โปรแกรม  Illustrator, CoreDraw, AutoCAD, 3Ds max เป็นต้น  แต่อุปกรณ์ที่ใช้แสดงผลภาพ เช่น จอคอมพิวเตอร์จะเป็นการแสดงผลภาพเป็นแบบ  Raster

รูปที่ 1.2  ภาพกราฟิกแบบ Vector ที่ขยายใหญ่ขึ้น

ความแตกต่างของกราฟิกแบบ 2 มิติ

                ภาพกราฟิก 2 มิติแบบ  Raster และ แบบ  Vector  มีความแตกต่างกันดังนี้

ภาพกราฟิกแบบ  Raster	ภาพกราฟิกแบบ Vector
1. ภาพกราฟิกเกิดจากจุดสี่เหลี่ยมเล็ก ๆ หลากหลายสี (Pixels) มาเรียงต่อกันจนกลายเป็นรูปภาพ	1. ภาพเกิดจากการอ้างอิงความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์หรือการคำนวณ โดยองค์ประกอบของภาพมีอิสระต่อกัน
2. การขยายภาพกราฟิกให้มีขนาดใหญ่ขึ้น จะทำให้ความละเอียดของภาพลดลง ทำให้มองเห็นภาพเป็นจุดสี่เหลี่ยมเล็ก ๆ	2. การขยายภาพกราฟิกให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ภาพยังคงความละเอียดคมชัดเหมือนเดิม
3. การตกแต่งและแก้ไขภาพ สามารถทำได้ง่ายและสวยงาม เช่น การ  Retouching ภาพคนแก่ให้หนุ่มขึ้น การปรับสีผิวกายให้ขาวเนียนขึ้น เป็นต้น	3. เหมาะกับงานออกแบบต่าง ๆ เช่น งานสถาปัตย์ ออกแบบโลโก เป็นต้น
4. การประมวลผลภาพสามารถทำได้รวดเร็ว	4. การประมวลผลภาพจะใช้เวลานาน  เนื่องจากใช้คำสั่งในการทำงานมาก

หลักการใช้สีและแสงในคอมพิวเตอร์

                สีที่ใช้งานด้านกราฟิกทั่วไปมี 4 ระบบ คือ

                1. RGB

                2. CMYK

                3. HSB

                4. LAB

RGB

                เป็นระบบสีที่ประกอบด้วยแม่สี  3 สีคือ แดง  (Red), เขียว  (Green) และสีน้ำเงิน  (Blue)  เมื่อนำมาผสมกันทำให้เกิดสีต่าง ๆ บนจอคอมพิวเตอร์มากถึง  16.7 ล้านสี ซึ่งใกล้เคียงกับสีที่ตาเรามองเห็นปกติ สีที่ได้จากการผสมสีขึ้นอยู่กับความเข้มของสี โดยถ้าสีมีความเข้มมาก เมื่อนำมาผสมกันจะทำให้เกิดเป็นสีขาว จึงเรียกระบบสีนี้ว่าแบบ Additive  หรือการผสมสีแบบบวก

CMYK

                เป็นระบบสีที่ใช้กับเครื่องพิมพ์ที่พิมพ์ออกทางกระดาษหรือวัสดุผิวเรียบอื่น ๆ ซึ่งประกอบด้วยสีหลัก 4 สีคือ สีฟ้า (Cyan), สีม่วงแดง (Magenta), สีเหลือง (Yellow) และสีดำ (Black) เมื่อนำมาผสมกันจะกเกิดสีเป็นสีดำแต่จะไม่ดำสนิทเนื่องจากหมึกพิมพ์มีความไม่บริสุทธิ์  จึงเป็นการผสมสีแบบลบ (Subtractive) หลักการเกิดสีของระบบนี้คือ หมึกสีหนึ่งจะดูดกลืนแสงจากสีหนึ่งแล้วสะท้อนกลับออกมาเป็นสีต่าง ๆ เช่น สีฟ้าดูดกลืนแสงของสีม่วงแล้วสะท้อนออกมาเป็นสีน้ำเงิน ซึ่งจะสังเกตได้ว่าสีที่สะท้อนออกมาจะเป็นสีหลักของระบบ RGB  การเกิดสีในระบบนี้จึงตรงข้ามกับการเกิดสีในระบบ  RGB ดังภาพ

HSB

                เป็นระบบสีแบบการมองเห็นของสายตามมนุษย์ ซึ่งแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

                Hue  คือสีต่าง ๆ ที่สะท้อนออกมาจากวัตถุแล้วเข้าสู่สายตาของเรา  ซึ่งมักเรียกสีตามชื่อสี เช่น สีเขียว  สีเหลือง  สีแดง เป็นต้น

                Saturation  คือความสดของสี  โดยค่าความสดของสีจะเริ่มที่ 0 ถึง 100 ถ้ากำหนด Saturation  ที่ 0  สีจะมีความสดน้อย แต่ถ้ากำหนดที่  100 สีจะมีความสดมาก

                Brightness  คือระดับความสว่างของสี โดยค่าความสว่างของสีจะเริ่มที่ 0 ถึง 100 ถ้ากำหนดที่  0 ความสว่างจะน้อยซึ่งจะเป็นสีดำ  แต่ถ้ากำหนดที่  100 สีจะมีความสว่างมากที่สุด

LAB

                เป็นระบบสีที่ไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ใด ๆ (Device Independent) โดยแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

                “L”  หรือ  Luminance  เป็นการกำหนดความสว่างซึ่งมีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 100  ถ้ากำหนดที่  0  จะกลายเป็นสีดำ  แต่ถ้ากำหนดที่  100 จะเป็นสีขาว

                “A”  เป็นค่าของสีที่ไล่จากสีเขียวไปสีแดง

                “B”  เป็นค่าของสีที่ไล่จากสีน้ำเงินไปเหลือง

แฟ้มภาพกราฟิกแบบ  Raster  และคุณลักษณะของแฟ้มภาพกราฟิก

                นามสกุลที่ใช้เก็บแฟ้มภาพกราฟิกแบบ  Raster  มีหลายนามสกุล เช่น .BMP, .DIB, .JPG, .JPEG, .JPE, .GIF, .TIFF, .TIF, .PCX, .MSP, .PCD, .FPX, .IMG, .MAC, .MSP และ  .TGA เป็นต้น ซึ่งลักษณะของแฟ้มภาพจะแตกต่างกันไป ยกตัวอย่างเช่น

นามสกุลที่ใช้เก็บ	ลักษณะงาน	ตัวอย่างซอฟต์แวร์ ที่ใช้สร้าง
.JPG, .JPEG, .JPE	ใช้สำหรับรูปภาพทั่วไปงานเว็บเพจ และงานที่มีความจำกัดด้านพื้นที่ หน่วยความจำ	โปรแกรม PhotoShop, PaintShopPro, Illstratior
.GIF
.TIFF, .TIF	เหมาะสำหรับงานด้านนิตยสาร เพราะมีความละเอียดของภาพสูง
.BMP, .DIB	ไฟล์มาตรฐานของระบบปฏิบัติการวินโดว์	โปรแกรม  PaintShopPro, Paint
.PCX	เป็นไฟล์ดั้งเดิมของโปรแกรมแก้ไขภาพแบบบิตแมป ไม่มีโมเดลเกรย์สเกล  ใช้กับภาพทั่วไป	โปรแกรม CorelDraw, Illustrator, Paintbrush

แฟ้มภาพกราฟิกแบบ  Vector  และคุณลักษณะของแฟ้มภาพกราฟิก

                นามสกุลที่ใช้เก็บแฟ้มภาพกราฟิกแบบ  Vector  มีหลายนามสกุลเช่น  .EPS, .WMF, .CDR, .AI, .CGM, .DRW, .PLT, .DXF, .PIC  และ  .PGL  เป็นต้น  ซึ่งลักษณะของแฟ้มภาพจะแตกต่างกันไป เช่น

นามสกุลที่ใช้เก็บ	ลักษณะงาน	ตัวอย่างซอฟต์แวร์ ที่ใช้สร้าง
.AI	ใช้สำหรับงานที่ต้องการความละเอียดของภาพมาก เช่น การสร้างการ์ตูน  การสร้างโลโก  เป็นต้น	โปรแกรม  Illustrator
.EPS
.WMF	ไฟล์มาตรฐานของโปรแกรม  Microsoft Office	โปรแกรม  CorelDraw

คอมพิวเตอร์กราฟิกกับการประยุกต์ใช้ในงานด้านต่าง ๆ

                ในยุคปัจจุบันมีการพัฒนาทางด้านเทคโนโลยีอย่างไม่หยุดยั้ง  ทำให้การสื่อสารมีสีสันและชีวิตชีวามากขึ้น  โดยการใช้ภาพกราฟิกมาประยุกต์ร่วมกับงานด้านต่าง ๆ เพื่อให้งานดูสวยงามและดึงดูดใจให้น่าใช้งานมากยิ่งขึ้น ซึ่งแบ่งงานด้านภาพกราฟิกออกได้ดังนี้

                1.คอมพิวเตอร์กราฟิกกับงานด้านการออกแบบ  คอมพิวเตอร์ได้เข้ามามีบทบาทกับงานด้านการออกแบบในสาขาต่าง ๆ  เป็นจำนวนมาก  เช่น งานด้านสถาปัตย์ออกแบบภายในบ้าน  การออกแบบรถยนต์  การออกแบบเครื่องจักรกล  รวมถึงการออกแบบวงจรไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์  ซึ่งโปรแกรมที่ใช้จะเป็นโปรแกรม  3 มิติ  เพราะสามารถกำหนดสีและแสงเงาได้เหมือนจริงที่สุด อีกทั้งสามารถดูมุมมองด้านต่าง ๆ  ได้ทุกมุมมอง

                2.คอมพิวเตอร์กราฟิกกับงานด้านโฆษณา  ปัจจุบันการโฆษณาสินค้าทางโทรทัศน์ได้นำภาพกราฟิกเข้ามาช่วยในการโฆษณาสินค้าเพื่อเพิ่มความน่าสนใจมากขึ้น  เช่น การทำหิมะตกที่กรุงเทพฯ การนำการ์ตูนมาประกอบการโฆษณาขนมเด็ก เป็นต้น  และการโฆษณาสินค้าด้วยภาพกราฟิกยังมีอยู่ทุกที่รอบตัวเราไม่ว่าจะเป็นตามป้ายรถเมล์  ข้างรถโดยสาร  หน้าร้านค้าตามแหล่งชุมชนต่าง ๆ เป็นต้น

                3. คอมพิวเตอร์กราฟิกกับงานด้านการนำเสนอ  การนำเสนอข้อมูลต่าง ๆ เป็นการสื่อความหมายให้ผู้รับสารเข้าใจในสิ่งที่ผู้สื่อต้องการ และการสื่อสารที่ดีจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องใช้ภาพเข้ามาช่วยเพื่อเพิ่มความเข้าใจให้กับผู้รับสาร เช่น การสรุปยอดขายสินค้าในแต่ละปีด้วยกราฟ หรือการอธิบายระบบการทำงานของบริษัทด้วยแผนภูมิ  เป็นต้น

                4. คอมพิวเตอร์กราฟิกกับงานด้านเว็บเพจ ธุรกิจรับสร้างเว็บเพจให้กับบริษัทหรือหน่วยงานต่าง ๆ ได้นำคอมพิวเตอร์กราฟิกเข้ามาช่วยในการสร้างเว็บเพจเพื่อให้เว็บเพจที่สร้างมีความสวยงามน่าใช้งานยิ่งขึ้น

                5. คอมพิวเตอร์กราฟิกกับงานด้าน  Image  Retouching  ปัจจุบันธุรกิจคอมพิวเตอร์กราฟิกที่ใช้ในการ  Retouching ภาพ ได้เปิดตัวขึ้นเป็นจำนวนมาก เพราะสามารถตอบสนองความต้องการของคนในการทำภาพตามจินตนาการได้เป็นอย่างดี  เช่น การทำภาพผิวกายให้ขาวเนียนเหมือนดารา การทำภาพเก่าให้เป็นภาพใหม่  การทำภาพขาวดำเป็นภาพสี  และการทำภาพคนแก่ให้ดูหนุ่มหรือสาวขึ้น เป็นต้น