Компьютерная графика понятие виды область применения
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
«Как закрыть гештальт: практики и упражнения»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
Наиболее простое растровое изображение состоит из пикселов имеющих только два возможных цвета черный и белый Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, т.к. она может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами - 0 или 1. 0 1
Цель: Ознакомиться с основными видами компьютерной графики, основными преимуществами и недостатками каждого вида графики. Знать основные понятия, назначение компьютерной графики. Уметь рассчитывать объем растрового изображения.
Ключевые слова (план):
Ситуационная задача Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов, например, с разрешением 800 на 600 точек и глубиной цвета 24 бит на точку.
Компьютерная графика - область информатики, изучающая методы и свойства обработки изображений с помощью программно-аппаратных средств. Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения изображения на плоскости монитора. Виды компьютерной графики отличаются принципами формирования изображения
В компьютерной графике с понятием разрешение изображения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства (принтера) разрешение изображения.
Разрешение экрана — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.
Разрешение принтера — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Разрешение измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере
Разрешение изображения - Это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.
Кодирование цвета Для кодирования черно-белого изображения достаточно одного бита памяти: 1 – белый 0 – черный. Для кодирования 4-цветного изображения требуется два бита на пиксель, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 – черный 01 – красный 10 – зеленый 11 – коричневый.
На цветном экране все разнообразие красок получается из сочетаний трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Такая цветовая модель называется RGB моделью, по первым буквам английских названий цветов (Red, Green, Blue): К З С Цвет 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырехразрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно: И К З С Цвет 0 0 0 0 черный 0 0 0 1 синий 0 0 1 0 зеленый 0 0 1 1 голубой 0 1 0 0 красный 0 1 0 1 розовый 0 1 1 0 коричневый 0 1 1 1 серый 1 0 0 0 темно-серый 1 0 0 1 ярко-синий 1 0 1 0 ярко-зеленый 1 0 1 1 ярко-голубой 1 1 0 0 ярко-красный 1 1 0 1 ярко-розовый 1 1 1 0 ярко-желтый 1 1 1 1 белый
Количество бит, которое используется для кодирования цвета точки, называется глубиной цвета. Тогда количество цветов, отображаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле: N=2I, где N – количество цветов, I – глубина цвета. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16 или 24 бита на точку. Глубина цвета Кол-во цветов 4 16 8 256 16 65536 24 16777216
Ситуационная задача Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов, например, с разрешением 800 на 600 точек и глубиной цвета 24 бит на точку. V = 80060024 = 11520000 бит = 1440000 байт = 1406,25 Кб = 1,37 Мб.
Объем растрового изображения = количество точек (число точек по горизонтали* число точек по вертикали) * информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов.
Виды компьютерной графики растровая векторная фрактальная точка/пиксель линия треугольник Наименьший элемент трёхмерная плоскость
Растровая графика Растровое изображение состоит из мельчайших точек (пиксель) – цветных квадратиков одинакового размера, которые образуют строки и столбцы. Растровое изображение подобно мозаике – когда приближаете (увеличиваете) его, то видите отдельные пиксели, а если удаляете (уменьшаете), пиксели сливаются.
Растровая графика Пиксель (англ. pixel, сокр. от англ. PICture’S Element – элемент изображения) – это мельчайшая единица цифрового изображения в растровой графике. Он представляет собой неделимый объект прямоугольной формы, обладающий определенным цветом Пиксель
Растровая графика Растровая графика работает с сотнями и тысячами пикселей, которые формируют рисунок. В компьютерной графике используют следующие термины: Пиксель – отдельный элемент растрового изображения Точка – наименьший элемент, создаваемый принтером Видеопиксель – наименьший элемент изображения на экране Размер графической сетки М х N
Растровое изображение может иметь различное разрешение, которое определяется количеством точек по горизонтали и вертикали. Растр - (от англ. raster) – представление изображения в виде двумерного массива точек (пикселей), упорядоченных в ряды и столбцы Растровая графика М N Растр M x N (графическая сетка) Click to add caption Click to add caption
Достоинством растровой графики являются ее хорошие фотографические качества. Недостаток растровой графики состоит в том, что при увеличении изображения ухудшается его качество. К тому же растровые изображения занимают достаточно большой размер файла.
ретуширование, реставрирование фотографий; создание и обработка фотомонтажа; оцифровка фотоматериалов при помощи сканирования (изображения получаются в растровом виде) Применение растровой графики глубины цвета точек, размера изображения (в большем размере вмещается больше точек), разрешения изображения (при большем разрешении на единицу площади изображения приходится больше точек). Размер файла зависит от:
Цветное изображение на экране получается путем смешивания трех базовых цветов : красного, синего и зеленого (RGB).
Каждый пиксель на экране состоит из трех близко расположенных элементов, светящихся этими цветами Цветные дисплеи, использующие такой принцип называются RGB -мониторами Код цвета пикселя содержит информацию о доле каждого базового цвета
Векторная графика Векторная графика является объектно-ориентированной графикой, то есть представляет собой набор объектов – линий или примитивных геометрических фигур (точка, линия, окружность и т.п.) Векторный объект храниться в файле как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих атрибуты рисунка (толщина, цвет и т.д.)
Векторная графика Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки
Изображение может быть преобразовано в любой размер (от логотипа на визитной карточке до стенда на улице) и при этом его качество не изменится.
Достоинства: Векторная графика экономна в плане дискового пространства. Объекты векторной графики легко трансформируются и манипулируются, что не оказывает никакого влияния на качество изображения. Недостатки: Однако она ограничена в чисто живописных Средствах : в программах векторной графики практически невозможно создавать фотореалистические изображения.
Не всякое изображение можно адекватно представить в виде набора примитивов, в частности – фотореалистичные изображения В ряде случаев возможно преобразование растровых изображений в векторные . Этот процесс называется трассировкой. Программа трассировки растровых изображений отыскивает группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создаёт соответствующие им векторные объекты. Однако получаемые результаты чаще всего нуждаются в дополнительной обработке. Пример трассировки Пример векторного изображения
для создания вывесок, этикеток, логотипов, эмблем и пр. символьных изображений; для построения чертежей, диаграмм, графиков, схем; для рисованных изображений с четкими контурами, не обладающих большим спектром оттенков цветов. Применение векторной графики CorelDraw Adobe Illustrator Macromedia Freehand AutoCAD Компас Visio Программы для работы с векторной графикой
Сравнительная характеристика растровой и векторной графики Признак для сравнения Векторная графика Растровая графика Область использования Создание шрифтов, логотипов (полиграфия), оформлениеWeb-страниц, создание иллюстраций (книгоиздательство) Ретуширование, тоновая и цветовая коррекция изображений, создание коллажей Примеры программ Adobe Illustrator,Corel DRAW, графический редактор, встроенный вWORD Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint, Paint Элементы изображения Геометрические фигуры: прямые, окружности, прямоугольники, т.п. Пиксел Возможность автоматизации считывания изображения Процесс невозможен Процесс возможен, технически реализуем
Признак для сравнения Векторная графика Растровая графика Трансформация изображения Без потерь качества изображения Ухудшение качества изображения Информационный объем изображения Малый Большой Качество отображения объектов реального мира Отсутствие фотографического качества Фотографическое качество Универсальные приемы работы и инструменты Команды упорядочивания, взаимного выравнивания, пересечения объектов, исключения одних объектов из других; разнообразные инструменты рисования и виды заливок Команды изменения яркости, цветовых оттенков отдельных пикселей; разнообразные инструменты выделения Возможность конвертации в другие программы Погрешности при конвертации или ее невозможность Легкая конвертация Способы сохранения (форматы) WMF, EPS, CDR, DXF, CGM BMP, PSD, GIF, PNG, TIFF, JPEG,
Фрактальная графика Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путём автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. фрактал — это бесконечно самоподобная геометрическая фигура, каждый фрагмент которой повторяется при изменении масштаба
Фрактал - сложная геометрическая фигура, обладающая свойством самоподобия, то есть составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком и повторяется при уменьшении масштаба. Вся живая и неживая природа состоит из уникальных объектов, порожденных непредсказуемыми движениями хаотического мира. Их находят в местах таких малых, как клеточная мембрана и таких огромных, как Солнечная система. Разветвления трубочек трахей, листья на деревьях, вены в руке, река, бурлящая и изгибающаяся, рынок ценных бумаг — это все фракталы. Фракталы проявляют хаотическое поведение, благодаря которому они кажутся такими беспорядочными и случайными. Но если взглянуть достаточно близко, можно увидеть много аспектов самоподобия внутри фрактала
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
ЛЕКЦИЯ: Компьютерная графика. Виды компьютерной графики.
Компьютерная графика – это совокупность методов и приемов для преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление или графического представления в данные.
Конечным продуктом компьютерной графики является изображение (графическая информация). Изображение можно разделить на:
1. Рисунок – графическая форма изображения, в основе которой лежит линия.
2. Чертеж – это контурное изображение проекции некоторых реально существующих или воображаемых объектов.
3. Картина – тоновое черно-белое или цветное изображение.
Разрешение изображения – свойство самого изображения. Оно измеряется в точках на дюйм (dpi) и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.
Физический размер изображения . Может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.
ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
Растровая графика
Растровый метод – изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой.
Растровые изображения состоят из прямоугольных точек – растр. Растровые изображения обеспечивают максимальную реалистичность, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала. В цифровом изображении каждая точка растра (пиксель) предоставлена единственным параметром – цветом. Такие изображения сохраняются в файлах гораздо большего объема, чем векторные, поскольку в них запоминается информация о каждом пикселе изображения, т.е. качество растровых изображений зависит от их размера.
Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий.
Достоинства растровой графики:
1. аппаратная реализуемость;
2. программная независимость (форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеют решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение);
3. фотореалистичность изображений.
Недостатки растровой графики:
1. значительный объем файлов (определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности);
2. принципиальные сложности трансформирования пиксельных изображений;
3. эффект пикселизации – связан с невозможностью увеличения изображения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение приводит к тому, что точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается, а увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой;
Векторная графика
Векторный метод – это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор – это набор данных, характеризующих какой–либо объект.
Векторные изображения состоят из контуров. Контуры состоят из одного или нескольких смежных сегментов ограниченных узлами.
Сегменты могут иметь прямолинейную или криволинейную форму.
Замкнутые контуры могут иметь залив. Заливка может быть сплошная, градиентная, узорная, текстурная.
Любые контуры могут иметь обводку. Контур – понятие математическое и толщины он не имеет. Чтобы контур сделать видимым ему придают обводку – линию заданной толщины и цвета проведенную строго по контуру.
Векторные изображения строятся вручную, однако они могут быть также получены из растровых изображений с помощью трассировки.
Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки.
Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.
Достоинства векторной графики
1. полная свобода трансформации (изменение масштаба без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла);
2. огромная точность;
3. небольшой размер файла по сравнению с растровым изображением;
4. прекрасное качество печати;
5. отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое;
6. объектно-ориентированный характер векторной графики (возможность редактирования каждого элемента изображения в отдельности);
Недостатки векторной графики
1. практически невозможно экспортировать из растрового формата в векторный (можно, конечно, трассировать изображение, хотя получить хорошую векторную картинку нелегко);
2. невозможно применение обширной библиотеки эффектов, используемых при работе с растровыми изображениями.
Сравнительная характеристика растровой и векторной графики
Критерий сравнения
Растровая графика
Векторная графика
Способ представления изображения
Растровое изображение строится из множества пикселей
Векторное изображение описывается в виде последовательности команд
Представление объектов реального мира
Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов
Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества
Качество редактирования изображения
При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения
Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества
Особенности печати изображения
Растровые рисунки могут быть легко напечатаны на принтерах
Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы
Фрактальная графика
Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальная графика, как и векторная – вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.
Фрактал – это геометрическая фигура, состоящая из частей и которая может быть поделена на части, каждая из которых будет представлять уменьшенную копию целого (по крайней мере, приблизительно)
Основное свойство фракталов — самоподобие. Любой микроскопический фрагмент фрактала в том или ином отношении воспроизводит его глобальную структуру. В простейшем случае часть фрактала представляет собой просто уменьшенный целый фрактал.
Средства создания изображений :
● графический редактор Paint , входящий в состав ОС Windows ;
Эти программы ориентированы непосредственно на процесс рисования. В них акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов.
Средства обработки изображений :
Эти растровые графические редакторы предназначены не для создания изображений "с нуля", а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идей. Исходный материал для обработки на компьютере может быть получен разными путями: сканирование иллюстрации, загрузка изображения, созданного в другом редакторе, ввод изображения от цифровой фото- или видеокамеры, использование фрагментов изображений из библиотек клипартов, экспортирование векторных изображений.
Средства каталогизации изображений :
Программы-каталогизаторы позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации.
Средства создания и обработки векторных изображений
В тех случаях, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы, применяют специальные графические редакторы, предназначенные для работы с векторной графикой. Такая задача возникает при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком. Наиболее распространены следующие программы:
Особую группу программных средств, основанных на принципах векторной графики, составляют системы трехмерной графики: 3 D Studio Max , Adobe Dimension , LightWave 3 D , Maya , Corel Bryce , Blender .
Средства создания фрактальных изображений
Основным производителем программ фрактальной графики является компания Meta Creations . Наиболее известны программы, позволяющие создавать фрактальные объекты или использовать их в художественных композициях (для фона, заливок и текстур каких-либо объектов):
● Fractal Design Painter (Corel Painter);
● Fractal Design Expression;
● Fractal Design Detailer;
НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ФОРМАТЫ ГРАФИЧЕСКИХ ФАЙЛОВ
Формат хранения – это способ кодировки графического изображения.
Форматы хранения растровых изображений:
BMP (Windows Device Independent Bitmap). Наиболее распространенный формат файлов для растровых изображений в системе Windows . В файле этого формата сначала записывается палитра, если она есть, а затем растр в виде битового (а точнее, байтового) массива. В битовом массиве последовательно записываются байты строк растра. Число байтов в строке должно быть кратно четырем, поэтому если количество пикселов по горизонтали не соответствует такому условию, то справа в каждую строку дописывается некоторое число битов (выравнивание строк на границу двойного слова).
Формат служит для обмена растровыми изображениями между приложениями ОС Windows . Формат поддерживает большинство цветовых моделей, вплоть до 24-битного пространства RGB . Полиграфический стандарт CMYK не поддерживается. Сфера применения - электронные публикации.
Файлы в данном формате занимают значительный объем, для них характерно низкое качество изображений, выводимых на печать.
GIF ( CompuServeGraphics Interchange Format ). Формат поддерживает функции прозрачности цветов и некоторые виды анимации. Запись изображения происходит через строку, т.е. полукадрами, аналогично телевизионной системе развертки. Благодаря этому на экране сначала появляется картинка в низком разрешении, позволяющая представить общий образ, а затем загружаются остальные строки. Этот формат поддерживает 256 цветов. Один из цветов может получить свойство прозрачности благодаря наличию дополнительного двухбитового альфа-канала. Допускается включение в файл нескольких растровых изображений, воспроизводимых с заданной периодичностью, что обеспечивает демонстрацию на экране простейшей анимации.
Все данные в файле сжимаются методом Lempel - Ziv - Welch ( LZW ) без потери качества, что дает наилучшие результаты на участках с однородной заливкой.
Абсолютно новой функцией стала запись в файл информации о гамма-коррекции, т.е. поддержания одинакового уровня яркости изображения независимо от особенностей представления цвета в различных операционных системах и приложениях.
Применен усовершенствованный метод сжатия без потери информации Deflate . Новый метод сжатия позволил сократить объем файлов.
JPEG (Joint Photographic Expert Group). По существу является методом сжатия изображений с потерей части информации. Преобразование данных при записи происходит в несколько этапов. Независимо от исходной цветовой модели изображения все пикселы переводятся в цветовое пространство CIE LAB . Затем отбрасывается не менее половины информации о цвете, спектр сужается до палитры, ориентированной на особенности человеческого зрения. Далее изображение разбивается на блоки размером 8х8 пикселов. В каждом блоке сначала кодируется информация о "среднем" цвете пикселов, а затем описывается разница между "средним" цветом блока и цветом конкретного пиксела.
Применение компрессии JPEG позволяет до 500 раз уменьшить объем файла по сравнению с обычным bitmap . Вместе с тем искажение цветовой модели и деградация деталей не позволяют использовать этот формат для хранения изображений высокого качества.
PCD ( PhotoCD - Image Pac ). Разработан фирмой Kodak для хранения цифровых растровых изображений высокого качества. Файл имеет внутреннюю структуру, обеспечивающую хранение изображения с фиксированными величинами разрешений, и поэтому размеры любых файлов лишь незначительно отличаются друг от друга и находятся в диапазоне 4-5 Мбайт. Обеспечивает высокое качество полутоновых изображений.
PCX (PC Paintbrush File Format). Растровый формат. Впервые появился в программе PC Paintbrush для MS - DOS . После лицензирования программы Paintbrush для Windows стал использоваться рядом приложений Windows .
TIFF (Tagged Image File Format). Считается лучшим форматом для записи полутоновых изображений.
Формат распознается практически всеми графическими программами и позволяет хранить изображения высочайшего качества. Последние версии формата поддерживают несколько способов сжатия изображений: LZW (без потери информации), ZIP (без потери информации), JPEG (с потерей части информации). Универсальным считают метод сжатия LZW .
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
Тема: "Компьютерная графика и области её применения. Понятие растровой и векторной графики"
Изучение понятий: компьютерная графика, ее назначение и области применения; виды компьютерной графики ; особенности;
Нахождение достоинств и недостатков растровой и векторной графики;
Ознакомление с основными программными средствами для работы с графикой;
Умение редактировать растровое изображение в простейшем графическом редакторе Paint .
обучающие
сформировать понятие о компьютерной графике и ее видах;
выяснить области применения компьютерной графики;
познакомить учащихся с основными видами компьютерной графики, элементами растрового и векторного изображения;
разобрать достоинства и недостатки растрового и векторного вида графики;
научиться различать, сравнивать растровые и векторные изображения;
продемонстрировать основные возможности графического редактора Paint ;
развивающие
уметь определять вид компьютерной графики и мотивировать его выбор для решения информационных задач;
развивать логическое мышление, память, умения выделять главное в изучаемом материале;
развить навыки и умения работы с графикой.
воспитательные
формирование информационной культуры обучающихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости, интереса к предмету.
Тип урока: изучение нового материала с использованием ЭОР.
Техническое оборудование: компьютеры с организованной локальной сетью, автоматизированное рабочее место учителя: компьютер, проектор, интерактивная доска.
Структура и ход урока:
Деятельность учителя
(с указанием действий с ЭОР, например, демонстрация)
Деятельность обучающихся
Время
Организационный момент
Презентация «Компьютерная графика и области её применения» слайд1
Приветствует обучающихся, проверяет готовность обучающихся и класса к уроку, отмечает отсутствующих.
Мотивация
Презентация «Компьютерная графика и области её применения» слайд1
Учитель: Давайте вспомним какая бывает информация по способу представления? Какой навык один из первых приобретает человек в своей жизни порой ещё даже не научившись говорить? Правильно, умение рисовать. Мы рисуем на бумаге, на асфальте, на доске. Но в последнее время желающих рисовать всё больше привлекает компьютер. Возможности создания изображений на компьютере велики. Это и несколько миллионов цветов в палитре, это и возможность “оживить” картинку, это и различные эффекты, применить которые на обычной бумаге достаточно сложно или невозможно вообще. На компьютере можно, например, дополнить понравившуюся картину великого художника своими персонажами, или заставить их двигаться. И всё это можно сделать, не имея специального образования.
Итак, как вы поняли ребята, мы начинаем изучать новый раздел информатики «Компьютерная графика». Запишем тему урока в тетради: « Компьютерная графика и области её применения. Понятие растровой и векторной графики"
Отвечают на вопросы, обсуждают.
Текстовая, числовая, звуковая, графическая и т.д
Возможные ответы (есть, говорить, рисовать)
Записывают тему урока в тетрадь
Постановка целей урока
Формулирует цель урока
Учитель: На сегодняшнем уроке мы узнаем:
что такое компьютерная графика, изучим понятия растр, пиксель;
познакомимся с историей развития компьютерной графики;
узнаем, какие существуют типы графики;
выясним, где применяется компьютерная графика;
научимся характеризовать и сравнивать растровые и векторные изображения
научимся редактировать изображение в растровом графическом редакторе Paint
Содержательная часть
Презентация «Компьютерная графика и области её применения» (слайд2)
Области применения компьютерной графики. (Слайды 3-8)
Учитель: Ребята, как вы думаете, что такое компьютерная графика? Запишем определение в тетрадь
Раздел информатики, предметом которого является создание и обработка графических изображений на компьютере называется компьютерной графикой.
А чтобы лучше познакомится с этим разделом информатики, давайте вспомним где же встречается компьютерная графика в жизни?
Познакомимся с различными областями применения компьютерной графики:
Научная графика Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.
Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.
Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом САПР (систем автоматизации проектирования). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения.
Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.
Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации. Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связано с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, от расположения теней, от фактуры поверхности, требует расчетов, учитывающих законы оптики.
Компьютерная анимация - это получение движущихся изображений на экране дисплее. Художник создает на экране рисунке начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.
Отвечают на поставленный вопрос.
Фиксируют понятие компьютерной графики в тетрадь.
Дискуссия-высказывают свое мнение.
Записывают в тетрадь области применения компьютерной графики.
Смотрят на интерактивную доску и повторяют упражнения
Объяснение и первичное закрепление нового материала
Презентация «Компьютерная графика и области её применения» (слайд 10)
Учитель: (слайд10) В чем отличие, на ваш взгляд, данных изображений?
- способ получения этих рисунков
Так вот, ребята существуют два подхода к представлению изображения на компьютере: растровый и векторный.
У вас на столах таблица (приложение) «Сравнительная характеристика растровой и векторной графики». В течении урока, я буду расказывать о принципах представления, а вы будете, заполнить табличку информацией исходя из моего объяснения.
(слайд 10) Найдите в чем отличие? Сделаем вывод растровое изображение фотореалестично!
Растровое изображение хранится с помощью точек разного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы.
Векторное изображение формируется из объектов (точка, линия, окружность, прямоугольник и т.п.), которые хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул.
Растровая графика. Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель имеет определенное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует определенного количества битов информации, которое зависит от количества цветов в изображении.
Пиксель - минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.
Качество растрового изображения зависит от размера изображения – пространственного разрешения (количества пикселей по горизонтали и вертикали) и количества цветов, которые можно задать для каждого пикселя.
Растровые изображения очень чувствительны к масштабированию (увеличению или уменьшению). При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется различимость мелких деталей изображения. При увеличении изображения увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, который можно увидеть невооруженным глазом.
(слайды 11-12) Векторная графика. Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графике – линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.
Компьютер хранит элементы изображения (линии, кривые, фигуры) в виде математических формул. При открытии файла программа прорисовывает элементы изображения по их математическим формулам (уравнениям).
Векторное изображение масштабируется без потери качества: масштабирование изображения происходит при помощи математических операций: параметры примитивов просто умножаются на коэффициент масштабирования.
Изображение может быть преобразовано в любой размер
(от логотипа на визитной карточке до стенда на улице) и при этом его качество не изменится.
Векторные файлы имеют сравнительно небольшой размер, т.к. компьютер запоминает только начальные и конечные координаты элементов изображения -этого достаточно для описания элементов в виде математических формул. Размер файла как правило не зависит от размера изображаемых объектов, но зависит от сложности изображения: количества объектов на одном рисунке. Понятие «разрешение» не применимо к векторным изображениям.
Векторные файлы имеют сравнительно небольшой размер, чем растровые изображения, «не фотографичны».
Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы — графические редакторы.
Графический редактор — это программа создания, редактирования и просмотра графических изображений.
Графические редакторы также можно разделить на две категории: растровые и векторные.
Растровые графические редакторы являются наилучшим средством обработки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций цветов и полутонов.
Среди растровых графических редакторов есть простые, например стандартное приложение Paint, и мощные профессиональные графические системы, например Adobe Photoshop.
К векторным графическим редакторам относятся графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространена CorelDRAW. Сюда также можно добавить Macromedia Flash MX.
Компьютерная графика — совокупность методов создания и редактирования изображений с помощью компьютеров и специального программного обеспечения. В наши дни компьютерная графика многими специалистами признается отдельным видом визуального и интерактивного искусства эпохи Постмодернизма.
Компьютерная графика — это результат внедрения в искусство новейших технологий обработки данных, позволяющих художнику без использования традиционных инструментов и материалов решать важные творческие задачи:
- создавать всевозможные визуальные и анимационные эффекты;
- изменять цвет и форму любого объекта;
- создавать художественные образы с помощью линий, штриховки и пятен.
Описание презентации по отдельным слайдам:
Наиболее простое растровое изображение состоит из пикселов имеющих только два возможных цвета черный и белый Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, т.к. она может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами - 0 или 1. 0 1
Цель: Ознакомиться с основными видами компьютерной графики, основными преимуществами и недостатками каждого вида графики. Знать основные понятия, назначение компьютерной графики. Уметь рассчитывать объем растрового изображения.
Ключевые слова (план):
Ситуационная задача Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов, например, с разрешением 800 на 600 точек и глубиной цвета 24 бит на точку.
Компьютерная графика - область информатики, изучающая методы и свойства обработки изображений с помощью программно-аппаратных средств. Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения изображения на плоскости монитора. Виды компьютерной графики отличаются принципами формирования изображения
В компьютерной графике с понятием разрешение изображения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства (принтера) разрешение изображения.
Разрешение экрана — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.
Разрешение принтера — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Разрешение измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере
Разрешение изображения - Это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.
Кодирование цвета Для кодирования черно-белого изображения достаточно одного бита памяти: 1 – белый 0 – черный. Для кодирования 4-цветного изображения требуется два бита на пиксель, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 – черный 01 – красный 10 – зеленый 11 – коричневый.
На цветном экране все разнообразие красок получается из сочетаний трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Такая цветовая модель называется RGB моделью, по первым буквам английских названий цветов (Red, Green, Blue): К З С Цвет 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырехразрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно: И К З С Цвет 0 0 0 0 черный 0 0 0 1 синий 0 0 1 0 зеленый 0 0 1 1 голубой 0 1 0 0 красный 0 1 0 1 розовый 0 1 1 0 коричневый 0 1 1 1 серый 1 0 0 0 темно-серый 1 0 0 1 ярко-синий 1 0 1 0 ярко-зеленый 1 0 1 1 ярко-голубой 1 1 0 0 ярко-красный 1 1 0 1 ярко-розовый 1 1 1 0 ярко-желтый 1 1 1 1 белый
Количество бит, которое используется для кодирования цвета точки, называется глубиной цвета. Тогда количество цветов, отображаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле: N=2I, где N – количество цветов, I – глубина цвета. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16 или 24 бита на точку. Глубина цвета Кол-во цветов 4 16 8 256 16 65536 24 16777216
Ситуационная задача Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов, например, с разрешением 800 на 600 точек и глубиной цвета 24 бит на точку. V = 80060024 = 11520000 бит = 1440000 байт = 1406,25 Кб = 1,37 Мб.
Объем растрового изображения = количество точек (число точек по горизонтали* число точек по вертикали) * информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов.
Виды компьютерной графики растровая векторная фрактальная точка/пиксель линия треугольник Наименьший элемент трёхмерная плоскость
Растровая графика Растровое изображение состоит из мельчайших точек (пиксель) – цветных квадратиков одинакового размера, которые образуют строки и столбцы. Растровое изображение подобно мозаике – когда приближаете (увеличиваете) его, то видите отдельные пиксели, а если удаляете (уменьшаете), пиксели сливаются.
Растровая графика Пиксель (англ. pixel, сокр. от англ. PICture’S Element – элемент изображения) – это мельчайшая единица цифрового изображения в растровой графике. Он представляет собой неделимый объект прямоугольной формы, обладающий определенным цветом Пиксель
Растровая графика Растровая графика работает с сотнями и тысячами пикселей, которые формируют рисунок. В компьютерной графике используют следующие термины: Пиксель – отдельный элемент растрового изображения Точка – наименьший элемент, создаваемый принтером Видеопиксель – наименьший элемент изображения на экране Размер графической сетки М х N
Растровое изображение может иметь различное разрешение, которое определяется количеством точек по горизонтали и вертикали. Растр - (от англ. raster) – представление изображения в виде двумерного массива точек (пикселей), упорядоченных в ряды и столбцы Растровая графика М N Растр M x N (графическая сетка) Click to add caption Click to add caption
Достоинством растровой графики являются ее хорошие фотографические качества. Недостаток растровой графики состоит в том, что при увеличении изображения ухудшается его качество. К тому же растровые изображения занимают достаточно большой размер файла.
ретуширование, реставрирование фотографий; создание и обработка фотомонтажа; оцифровка фотоматериалов при помощи сканирования (изображения получаются в растровом виде) Применение растровой графики глубины цвета точек, размера изображения (в большем размере вмещается больше точек), разрешения изображения (при большем разрешении на единицу площади изображения приходится больше точек). Размер файла зависит от:
Цветное изображение на экране получается путем смешивания трех базовых цветов : красного, синего и зеленого (RGB).
Каждый пиксель на экране состоит из трех близко расположенных элементов, светящихся этими цветами Цветные дисплеи, использующие такой принцип называются RGB -мониторами Код цвета пикселя содержит информацию о доле каждого базового цвета
Векторная графика Векторная графика является объектно-ориентированной графикой, то есть представляет собой набор объектов – линий или примитивных геометрических фигур (точка, линия, окружность и т.п.) Векторный объект храниться в файле как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих атрибуты рисунка (толщина, цвет и т.д.)
Векторная графика Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки
Изображение может быть преобразовано в любой размер (от логотипа на визитной карточке до стенда на улице) и при этом его качество не изменится.
Достоинства: Векторная графика экономна в плане дискового пространства. Объекты векторной графики легко трансформируются и манипулируются, что не оказывает никакого влияния на качество изображения. Недостатки: Однако она ограничена в чисто живописных Средствах : в программах векторной графики практически невозможно создавать фотореалистические изображения.
Не всякое изображение можно адекватно представить в виде набора примитивов, в частности – фотореалистичные изображения В ряде случаев возможно преобразование растровых изображений в векторные . Этот процесс называется трассировкой. Программа трассировки растровых изображений отыскивает группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создаёт соответствующие им векторные объекты. Однако получаемые результаты чаще всего нуждаются в дополнительной обработке. Пример трассировки Пример векторного изображения
для создания вывесок, этикеток, логотипов, эмблем и пр. символьных изображений; для построения чертежей, диаграмм, графиков, схем; для рисованных изображений с четкими контурами, не обладающих большим спектром оттенков цветов. Применение векторной графики CorelDraw Adobe Illustrator Macromedia Freehand AutoCAD Компас Visio Программы для работы с векторной графикой
Сравнительная характеристика растровой и векторной графики Признак для сравнения Векторная графика Растровая графика Область использования Создание шрифтов, логотипов (полиграфия), оформлениеWeb-страниц, создание иллюстраций (книгоиздательство) Ретуширование, тоновая и цветовая коррекция изображений, создание коллажей Примеры программ Adobe Illustrator,Corel DRAW, графический редактор, встроенный вWORD Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint, Paint Элементы изображения Геометрические фигуры: прямые, окружности, прямоугольники, т.п. Пиксел Возможность автоматизации считывания изображения Процесс невозможен Процесс возможен, технически реализуем
Признак для сравнения Векторная графика Растровая графика Трансформация изображения Без потерь качества изображения Ухудшение качества изображения Информационный объем изображения Малый Большой Качество отображения объектов реального мира Отсутствие фотографического качества Фотографическое качество Универсальные приемы работы и инструменты Команды упорядочивания, взаимного выравнивания, пересечения объектов, исключения одних объектов из других; разнообразные инструменты рисования и виды заливок Команды изменения яркости, цветовых оттенков отдельных пикселей; разнообразные инструменты выделения Возможность конвертации в другие программы Погрешности при конвертации или ее невозможность Легкая конвертация Способы сохранения (форматы) WMF, EPS, CDR, DXF, CGM BMP, PSD, GIF, PNG, TIFF, JPEG,
Фрактальная графика Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путём автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. фрактал — это бесконечно самоподобная геометрическая фигура, каждый фрагмент которой повторяется при изменении масштаба
Фрактал - сложная геометрическая фигура, обладающая свойством самоподобия, то есть составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком и повторяется при уменьшении масштаба. Вся живая и неживая природа состоит из уникальных объектов, порожденных непредсказуемыми движениями хаотического мира. Их находят в местах таких малых, как клеточная мембрана и таких огромных, как Солнечная система. Разветвления трубочек трахей, листья на деревьях, вены в руке, река, бурлящая и изгибающаяся, рынок ценных бумаг — это все фракталы. Фракталы проявляют хаотическое поведение, благодаря которому они кажутся такими беспорядочными и случайными. Но если взглянуть достаточно близко, можно увидеть много аспектов самоподобия внутри фрактала
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
ЛЕКЦИЯ: Компьютерная графика. Виды компьютерной графики.
Компьютерная графика – это совокупность методов и приемов для преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление или графического представления в данные.
Конечным продуктом компьютерной графики является изображение (графическая информация). Изображение можно разделить на:
1. Рисунок – графическая форма изображения, в основе которой лежит линия.
2. Чертеж – это контурное изображение проекции некоторых реально существующих или воображаемых объектов.
3. Картина – тоновое черно-белое или цветное изображение.
Разрешение изображения – свойство самого изображения. Оно измеряется в точках на дюйм (dpi) и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.
Физический размер изображения . Может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.
ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
Растровая графика
Растровый метод – изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой.
Растровые изображения состоят из прямоугольных точек – растр. Растровые изображения обеспечивают максимальную реалистичность, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала. В цифровом изображении каждая точка растра (пиксель) предоставлена единственным параметром – цветом. Такие изображения сохраняются в файлах гораздо большего объема, чем векторные, поскольку в них запоминается информация о каждом пикселе изображения, т.е. качество растровых изображений зависит от их размера.
Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий.
Достоинства растровой графики:
1. аппаратная реализуемость;
2. программная независимость (форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеют решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение);
3. фотореалистичность изображений.
Недостатки растровой графики:
1. значительный объем файлов (определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности);
2. принципиальные сложности трансформирования пиксельных изображений;
3. эффект пикселизации – связан с невозможностью увеличения изображения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение приводит к тому, что точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается, а увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой;
Векторная графика
Векторный метод – это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор – это набор данных, характеризующих какой–либо объект.
Векторные изображения состоят из контуров. Контуры состоят из одного или нескольких смежных сегментов ограниченных узлами.
Сегменты могут иметь прямолинейную или криволинейную форму.
Замкнутые контуры могут иметь залив. Заливка может быть сплошная, градиентная, узорная, текстурная.
Любые контуры могут иметь обводку. Контур – понятие математическое и толщины он не имеет. Чтобы контур сделать видимым ему придают обводку – линию заданной толщины и цвета проведенную строго по контуру.
Векторные изображения строятся вручную, однако они могут быть также получены из растровых изображений с помощью трассировки.
Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки.
Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.
Достоинства векторной графики
1. полная свобода трансформации (изменение масштаба без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла);
2. огромная точность;
3. небольшой размер файла по сравнению с растровым изображением;
4. прекрасное качество печати;
5. отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое;
6. объектно-ориентированный характер векторной графики (возможность редактирования каждого элемента изображения в отдельности);
Недостатки векторной графики
1. практически невозможно экспортировать из растрового формата в векторный (можно, конечно, трассировать изображение, хотя получить хорошую векторную картинку нелегко);
2. невозможно применение обширной библиотеки эффектов, используемых при работе с растровыми изображениями.
Сравнительная характеристика растровой и векторной графики
Критерий сравнения
Растровая графика
Векторная графика
Способ представления изображения
Растровое изображение строится из множества пикселей
Векторное изображение описывается в виде последовательности команд
Представление объектов реального мира
Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов
Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества
Качество редактирования изображения
При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения
Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества
Особенности печати изображения
Растровые рисунки могут быть легко напечатаны на принтерах
Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы
Фрактальная графика
Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальная графика, как и векторная – вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.
Фрактал – это геометрическая фигура, состоящая из частей и которая может быть поделена на части, каждая из которых будет представлять уменьшенную копию целого (по крайней мере, приблизительно)
Основное свойство фракталов — самоподобие. Любой микроскопический фрагмент фрактала в том или ином отношении воспроизводит его глобальную структуру. В простейшем случае часть фрактала представляет собой просто уменьшенный целый фрактал.
Средства создания изображений :
● графический редактор Paint , входящий в состав ОС Windows ;
Эти программы ориентированы непосредственно на процесс рисования. В них акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов.
Средства обработки изображений :
Эти растровые графические редакторы предназначены не для создания изображений "с нуля", а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идей. Исходный материал для обработки на компьютере может быть получен разными путями: сканирование иллюстрации, загрузка изображения, созданного в другом редакторе, ввод изображения от цифровой фото- или видеокамеры, использование фрагментов изображений из библиотек клипартов, экспортирование векторных изображений.
Средства каталогизации изображений :
Программы-каталогизаторы позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации.
Средства создания и обработки векторных изображений
В тех случаях, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы, применяют специальные графические редакторы, предназначенные для работы с векторной графикой. Такая задача возникает при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком. Наиболее распространены следующие программы:
Особую группу программных средств, основанных на принципах векторной графики, составляют системы трехмерной графики: 3 D Studio Max , Adobe Dimension , LightWave 3 D , Maya , Corel Bryce , Blender .
Средства создания фрактальных изображений
Основным производителем программ фрактальной графики является компания Meta Creations . Наиболее известны программы, позволяющие создавать фрактальные объекты или использовать их в художественных композициях (для фона, заливок и текстур каких-либо объектов):
● Fractal Design Painter (Corel Painter);
● Fractal Design Expression;
● Fractal Design Detailer;
НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ФОРМАТЫ ГРАФИЧЕСКИХ ФАЙЛОВ
Формат хранения – это способ кодировки графического изображения.
Форматы хранения растровых изображений:
BMP (Windows Device Independent Bitmap). Наиболее распространенный формат файлов для растровых изображений в системе Windows . В файле этого формата сначала записывается палитра, если она есть, а затем растр в виде битового (а точнее, байтового) массива. В битовом массиве последовательно записываются байты строк растра. Число байтов в строке должно быть кратно четырем, поэтому если количество пикселов по горизонтали не соответствует такому условию, то справа в каждую строку дописывается некоторое число битов (выравнивание строк на границу двойного слова).
Формат служит для обмена растровыми изображениями между приложениями ОС Windows . Формат поддерживает большинство цветовых моделей, вплоть до 24-битного пространства RGB . Полиграфический стандарт CMYK не поддерживается. Сфера применения - электронные публикации.
Файлы в данном формате занимают значительный объем, для них характерно низкое качество изображений, выводимых на печать.
GIF ( CompuServeGraphics Interchange Format ). Формат поддерживает функции прозрачности цветов и некоторые виды анимации. Запись изображения происходит через строку, т.е. полукадрами, аналогично телевизионной системе развертки. Благодаря этому на экране сначала появляется картинка в низком разрешении, позволяющая представить общий образ, а затем загружаются остальные строки. Этот формат поддерживает 256 цветов. Один из цветов может получить свойство прозрачности благодаря наличию дополнительного двухбитового альфа-канала. Допускается включение в файл нескольких растровых изображений, воспроизводимых с заданной периодичностью, что обеспечивает демонстрацию на экране простейшей анимации.
Все данные в файле сжимаются методом Lempel - Ziv - Welch ( LZW ) без потери качества, что дает наилучшие результаты на участках с однородной заливкой.
Абсолютно новой функцией стала запись в файл информации о гамма-коррекции, т.е. поддержания одинакового уровня яркости изображения независимо от особенностей представления цвета в различных операционных системах и приложениях.
Применен усовершенствованный метод сжатия без потери информации Deflate . Новый метод сжатия позволил сократить объем файлов.
JPEG (Joint Photographic Expert Group). По существу является методом сжатия изображений с потерей части информации. Преобразование данных при записи происходит в несколько этапов. Независимо от исходной цветовой модели изображения все пикселы переводятся в цветовое пространство CIE LAB . Затем отбрасывается не менее половины информации о цвете, спектр сужается до палитры, ориентированной на особенности человеческого зрения. Далее изображение разбивается на блоки размером 8х8 пикселов. В каждом блоке сначала кодируется информация о "среднем" цвете пикселов, а затем описывается разница между "средним" цветом блока и цветом конкретного пиксела.
Применение компрессии JPEG позволяет до 500 раз уменьшить объем файла по сравнению с обычным bitmap . Вместе с тем искажение цветовой модели и деградация деталей не позволяют использовать этот формат для хранения изображений высокого качества.
PCD ( PhotoCD - Image Pac ). Разработан фирмой Kodak для хранения цифровых растровых изображений высокого качества. Файл имеет внутреннюю структуру, обеспечивающую хранение изображения с фиксированными величинами разрешений, и поэтому размеры любых файлов лишь незначительно отличаются друг от друга и находятся в диапазоне 4-5 Мбайт. Обеспечивает высокое качество полутоновых изображений.
PCX (PC Paintbrush File Format). Растровый формат. Впервые появился в программе PC Paintbrush для MS - DOS . После лицензирования программы Paintbrush для Windows стал использоваться рядом приложений Windows .
TIFF (Tagged Image File Format). Считается лучшим форматом для записи полутоновых изображений.
Формат распознается практически всеми графическими программами и позволяет хранить изображения высочайшего качества. Последние версии формата поддерживают несколько способов сжатия изображений: LZW (без потери информации), ZIP (без потери информации), JPEG (с потерей части информации). Универсальным считают метод сжатия LZW .
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
Тема: "Компьютерная графика и области её применения. Понятие растровой и векторной графики"
Изучение понятий: компьютерная графика, ее назначение и области применения; виды компьютерной графики ; особенности;
Нахождение достоинств и недостатков растровой и векторной графики;
Ознакомление с основными программными средствами для работы с графикой;
Умение редактировать растровое изображение в простейшем графическом редакторе Paint .
обучающие
сформировать понятие о компьютерной графике и ее видах;
выяснить области применения компьютерной графики;
познакомить учащихся с основными видами компьютерной графики, элементами растрового и векторного изображения;
разобрать достоинства и недостатки растрового и векторного вида графики;
научиться различать, сравнивать растровые и векторные изображения;
продемонстрировать основные возможности графического редактора Paint ;
развивающие
уметь определять вид компьютерной графики и мотивировать его выбор для решения информационных задач;
развивать логическое мышление, память, умения выделять главное в изучаемом материале;
развить навыки и умения работы с графикой.
воспитательные
формирование информационной культуры обучающихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости, интереса к предмету.
Тип урока: изучение нового материала с использованием ЭОР.
Техническое оборудование: компьютеры с организованной локальной сетью, автоматизированное рабочее место учителя: компьютер, проектор, интерактивная доска.
Структура и ход урока:
Деятельность учителя
(с указанием действий с ЭОР, например, демонстрация)
Деятельность обучающихся
Время
Организационный момент
Презентация «Компьютерная графика и области её применения» слайд1
Приветствует обучающихся, проверяет готовность обучающихся и класса к уроку, отмечает отсутствующих.
Мотивация
Презентация «Компьютерная графика и области её применения» слайд1
Учитель: Давайте вспомним какая бывает информация по способу представления? Какой навык один из первых приобретает человек в своей жизни порой ещё даже не научившись говорить? Правильно, умение рисовать. Мы рисуем на бумаге, на асфальте, на доске. Но в последнее время желающих рисовать всё больше привлекает компьютер. Возможности создания изображений на компьютере велики. Это и несколько миллионов цветов в палитре, это и возможность “оживить” картинку, это и различные эффекты, применить которые на обычной бумаге достаточно сложно или невозможно вообще. На компьютере можно, например, дополнить понравившуюся картину великого художника своими персонажами, или заставить их двигаться. И всё это можно сделать, не имея специального образования.
Итак, как вы поняли ребята, мы начинаем изучать новый раздел информатики «Компьютерная графика». Запишем тему урока в тетради: « Компьютерная графика и области её применения. Понятие растровой и векторной графики"
Отвечают на вопросы, обсуждают.
Текстовая, числовая, звуковая, графическая и т.д
Возможные ответы (есть, говорить, рисовать)
Записывают тему урока в тетрадь
Постановка целей урока
Формулирует цель урока
Учитель: На сегодняшнем уроке мы узнаем:
что такое компьютерная графика, изучим понятия растр, пиксель;
познакомимся с историей развития компьютерной графики;
узнаем, какие существуют типы графики;
выясним, где применяется компьютерная графика;
научимся характеризовать и сравнивать растровые и векторные изображения
научимся редактировать изображение в растровом графическом редакторе Paint
Содержательная часть
Презентация «Компьютерная графика и области её применения» (слайд2)
Области применения компьютерной графики. (Слайды 3-8)
Учитель: Ребята, как вы думаете, что такое компьютерная графика? Запишем определение в тетрадь
Раздел информатики, предметом которого является создание и обработка графических изображений на компьютере называется компьютерной графикой.
А чтобы лучше познакомится с этим разделом информатики, давайте вспомним где же встречается компьютерная графика в жизни?
Познакомимся с различными областями применения компьютерной графики:
Научная графика Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.
Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.
Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом САПР (систем автоматизации проектирования). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения.
Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.
Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации. Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связано с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, от расположения теней, от фактуры поверхности, требует расчетов, учитывающих законы оптики.
Компьютерная анимация - это получение движущихся изображений на экране дисплее. Художник создает на экране рисунке начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.
Отвечают на поставленный вопрос.
Фиксируют понятие компьютерной графики в тетрадь.
Дискуссия-высказывают свое мнение.
Записывают в тетрадь области применения компьютерной графики.
Смотрят на интерактивную доску и повторяют упражнения
Объяснение и первичное закрепление нового материала
Презентация «Компьютерная графика и области её применения» (слайд 10)
Учитель: (слайд10) В чем отличие, на ваш взгляд, данных изображений?
- способ получения этих рисунков
Так вот, ребята существуют два подхода к представлению изображения на компьютере: растровый и векторный.
У вас на столах таблица (приложение) «Сравнительная характеристика растровой и векторной графики». В течении урока, я буду расказывать о принципах представления, а вы будете, заполнить табличку информацией исходя из моего объяснения.
(слайд 10) Найдите в чем отличие? Сделаем вывод растровое изображение фотореалестично!
Растровое изображение хранится с помощью точек разного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы.
Векторное изображение формируется из объектов (точка, линия, окружность, прямоугольник и т.п.), которые хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул.
Растровая графика. Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель имеет определенное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует определенного количества битов информации, которое зависит от количества цветов в изображении.
Пиксель - минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.
Качество растрового изображения зависит от размера изображения – пространственного разрешения (количества пикселей по горизонтали и вертикали) и количества цветов, которые можно задать для каждого пикселя.
Растровые изображения очень чувствительны к масштабированию (увеличению или уменьшению). При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется различимость мелких деталей изображения. При увеличении изображения увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, который можно увидеть невооруженным глазом.
(слайды 11-12) Векторная графика. Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графике – линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.
Компьютер хранит элементы изображения (линии, кривые, фигуры) в виде математических формул. При открытии файла программа прорисовывает элементы изображения по их математическим формулам (уравнениям).
Векторное изображение масштабируется без потери качества: масштабирование изображения происходит при помощи математических операций: параметры примитивов просто умножаются на коэффициент масштабирования.
Изображение может быть преобразовано в любой размер
(от логотипа на визитной карточке до стенда на улице) и при этом его качество не изменится.
Векторные файлы имеют сравнительно небольшой размер, т.к. компьютер запоминает только начальные и конечные координаты элементов изображения -этого достаточно для описания элементов в виде математических формул. Размер файла как правило не зависит от размера изображаемых объектов, но зависит от сложности изображения: количества объектов на одном рисунке. Понятие «разрешение» не применимо к векторным изображениям.
Векторные файлы имеют сравнительно небольшой размер, чем растровые изображения, «не фотографичны».
Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы — графические редакторы.
Графический редактор — это программа создания, редактирования и просмотра графических изображений.
Графические редакторы также можно разделить на две категории: растровые и векторные.
Растровые графические редакторы являются наилучшим средством обработки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций цветов и полутонов.
Среди растровых графических редакторов есть простые, например стандартное приложение Paint, и мощные профессиональные графические системы, например Adobe Photoshop.
К векторным графическим редакторам относятся графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространена CorelDRAW. Сюда также можно добавить Macromedia Flash MX.
Компьютерная графика — совокупность методов создания и редактирования изображений с помощью компьютеров и специального программного обеспечения. В наши дни компьютерная графика многими специалистами признается отдельным видом визуального и интерактивного искусства эпохи Постмодернизма.
Компьютерная графика — это результат внедрения в искусство новейших технологий обработки данных, позволяющих художнику без использования традиционных инструментов и материалов решать важные творческие задачи:
- создавать всевозможные визуальные и анимационные эффекты;
- изменять цвет и форму любого объекта;
- создавать художественные образы с помощью линий, штриховки и пятен.
Применение компьютерной графики
Сфера применения компьютерной графики сегодня не ограничивается научной и промышленной деятельностью. Ее широко используют в своей работе конструкторы, дизайнеры, архитекторы и аналитики для создания всевозможной документации и презентации своих проектов, а также фотохудожники при творческой обработке изображений.
Дополнительно, компьютерная графика применяется при создании:
- компьютерных игр;
- рекламных материалов; ;
- компьютерных эффектов к фильмам.
Кроме того, в наши дни большой популярностью пользуется цифровая живопись, которую современные художники используют для написания картин разных стилей и жанров.
Цифровая живопись имеет ряд значительных преимуществ перед традиционной. Например, художник может в течение нескольких секунд подбирать нужный цвет и тип инструмента с помощью специальной программы, а также легко исправлять допущенные ошибки и сохранять начатую работу, чтобы вернуться к ней позже.
Виды компьютерной графики
Компьютерную графику по способам создания изображений разделяют на 2 основные разновидности: двухмерную (2D) и трехмерную (3D). В двухмерной графике изображения создаются на плоскости, а в трехмерной — в пространстве.
В двухмерной векторной графике каждое изображение представляет собой набор простых геометрических объектов (точек, прямых, окружностей, многоугольников) с основными параметрами (цветом и толщиной линий). В растровой графике образ состоит из мельчайших точек — пикселей с заданными показателями цвета, прозрачности и яркости.
При работе с 2D графикой художник часто использует специальное устройство — планшет. С его помощью он на плоской поверхности электронным пером — стилусом, как пером или кистью рисует изображение на рабочей поверхности.
Принцип работы с трехмерной графикой кардинально отличается от предыдущего. Здесь действия художника очень схожи с творчеством скульптора. Каждый объект сначала моделируется в специальном трехмерном редакторе, а готовое изображение представляет собой плоскую проекцию совокупности всех исходных объектов.
История компьютерной графики
История компьютерной графики берет свое начало с конца 40-х годов прошлого века, когда в компьютерах начали использовать электронно-лучевые трубки в качестве оперативной памяти. Уже тогда у специалистов появилась возможность создавать на экране осциллографов элементарные изображения, используя простейший код.
В 1952 году английский программист Александр Дуглас (Alexander Douglas) разработал первую в мире компьютерную игру «OXO» — виртуальный аналог знакомых всем крестиков-ноликов. Но в ней графика еще не использовалась. Только через 10 лет Стив Рассел (Steve Russell) создал полноценную игру с графикой «Spacewar!», в которой два игрока управляли космическими кораблями, а интерактивные фигурки челноков перемещались на экране монитора.
В 1955 году был изобретено световое перо — аналог современного стилуса, но сфера его применения была ограничена научной отраслью. В середине 1960-х вышли в свет первые мультфильмы, созданные с использованием компьютерной графики, которые вызвали огромный интерес у зрителей.
Но только в 70-х годах ХХ века с появлением цветных мониторов цифровая графика начала стремительно развиваться. Тогда же появились первые персональные компьютеры, что позволило приобщиться к технологиям создания цифровых изображений огромному количеству людей.
С этого момента значительно расширилась сфера применения цифровой графики, началась активная разработка компьютерных игр, вскоре появились первые графические редакторы и стандарты, а в середине 1990-х — красочные работы пионеров цифровой живописи.
С началом нового тысячелетия для компьютерной графики наступила эра новых возможностей. Благодаря развитию уникальных цифровых технологий, доступности компьютеров и программного обеспечения, перед современными художниками открыты грандиозные перспективы для творческой самореализации.
1) область деятельности, в которой компьютеры используются как инструменты создания и обработки графических объектов;
2) разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютера.
По способу создания можно выделить следующие классы объектов компьютерной графики (рис. 5.4): двумерные изображения (растровые, векторные, фрактальные), трёхмерные изображения, анимацию.
Рис. 5.4. Объекты компьютерной графики
Растровое графическое изображение состоит из отдельных маленьких прямоугольников — пикселей. Размеры пикселей растрового изображения настолько малы, что при его просмотре в обычном масштабе они неразличимы. Зернистая структура растрового графического изображения становится заметной при увеличении масштаба его просмотра (рис. 5.5).
Рис. 5.5. Растровое и векторное изображения в обычном и увеличенном масштабе
Пиксель — наименьший элемент растрового изображения. Он может принимать любой цвет из палитры, содержащей миллионы цветов. Точность цветопередачи — основное достоинство растровых графических изображений. При сохранении растрового изображения в памяти компьютера сохраняется информация о цвете каждого входящего в него пикселя. Качество растрового изображения возрастает с увеличением количества пикселей в изображении и количества цветов в палитре. Но при этом возрастает и информационный объём всего изображения.
Растровая графика — универсальное средство для формирования и обработки любых плоских изображений. С помощью цветов и оттенков отдельных точек на плоском изображении могут быть показаны и пространственные (объёмные) сцены. В полиграфических и электронных изданиях растровые изображения используются в тех случаях, когда нужно качественно и чётко передать в изображении оттенки цветов и плавные переходы от одного цвета к другому.
Серьёзным недостатком растровой графики является существенное падение качества изображения в результате его масштабирования и различных геометрических преобразований. Это связано с тем, что при уменьшении растрового изображения несколько соседних пикселей преобразуются в один, что ведёт к потере чёткости мелких деталей изображения. При увеличении растрового изображения в него добавляются новые пиксели, причём соседние пиксели принимают одинаковый цвет и возникает ступенчатый эффект.
Растровые изображения можно получить, сканируя рисунки или фотографии, фотографируя объекты цифровым фотоаппаратом, создавая рисунки с использованием графического планшета или разнообразных растровых графических редакторов (Microsoft Paint, GIMP, Adobe Photoshop).
В последнем случае определённые трудности возникают при манипуляциях с отдельными фрагментами изображения. Чтобы лучше понять, о чём идёт речь, просто представьте свои действия при удалении одного из лепестков цветка (см. рис. 5.5) в графическом редакторе Microsoft Paint. Для преодоления этого недостатка более мощные программы работы с растровой графикой (GIMP, Adobe Photoshop) предусматривают средства создания составных изображений с помощью:
1) механизма слоёв (layers) — накладывающихся друг на друга плоскостей, в каждой из которых используется только часть точек;
2) механизма фильтров — преобразующих цвета пикселей с учётом некоторых параметров;
3) управления цветовыми каналами;
4) управления способом взаимодействия отдельных слоёв.
Векторное изображение — это изображение, построенное из геометрических примитивов (объектов): отрезков прямых, дуг, окружностей, эллипсов, многоугольников и кривых Безье. Примитив не нужно рисовать — выбрав на панели инструментов пиктограмму с его изображением или названием, вы просто задаёте необходимые параметры, по которым компьютер сам выполняет необходимые построения.
Объекты векторного изображения накладываются друг на друга, образуя независимые слои. Каждый слой векторного изображения содержит свой объект. При преобразовании векторного объекта исходное изображение удаляется, а вместо него строится новое — по тем же алгоритмам, но с учётом изменённых данных. Это позволяет без потерь качества масштабировать, поворачивать и трансформировать векторные изображения, оставляя при этом толщину линий неизменной (см. рис. 5.5).
Кривые Безье были разработаны в 60-х годах XX века независимо друг от друга Пьером Безье из автомобилестроительной компании «Рено» и Полем де Кастельжо из компании «Ситроен», где применялись для проектирования кузовов автомобилей. Математический аппарат кривых
Безье основан на многочленах Бернштейна, описанных Сергеем Натановичем Бернштейном в 1912 году.
В компьютерной графике в основном применяются кривые Безье второго и третьего порядка (рис. 5.6). Кривая Безье второго порядка описывается уравнением:
Рис. 5.6. Кривая Безье второго порядка
Вместе с тем не всякое изображение можно представить как совокупность простых геометрических фигур. Векторные графические изображения создают с помощью специальных программ (CorelDRAW, Inkscape) и широко используют в картографии, мультипликации, инженерной графике, при создании логотипов, схем, диаграмм — там, где важны чёткость контуров и возможность увеличения масштаба изображения без потери качества.
Ещё одним видом компьютерной графики является фрактальная графика. Термин «фрактал» (от лат. fractus — дроблёный) употребляется для обозначения объектов, обладающих свойством самоподобия, когда целое (в точности или приближённо) имеет ту же форму, что одна или более его частей (рис. 5.7).
Рис. 5.7. Примеры фрактальных изображений
В основе фрактальной графики лежит очень простая идея: бесконечное по красоте и разнообразию множество фигур можно получить из относительно простых конструкций при помощи всего двух операций — копирования и масштабирования. На компьютере построение фрактального изображения происходит путём автоматической генерации изображений по некоторым алгоритмам или формулам, хранящимся в памяти компьютера.
В наши дни теория фракталов находит широкое применение в различных областях человеческой деятельности. Помимо фрактальной живописи, фракталы используются в теории информации для сжатия графических данных, в физике и географии для правдоподобного представления моделируемых объектов, в радиоэлектронике для качественного приёма сигнала, в экономике для описания кривых колебания курсов валют и т. д.
В последнее время всё большую популярность приобретает трёхмерная или ЗБ-графика (от англ. three dimensions — три измерения). В ней применяются технологии создания в виртуальном пространстве объёмных моделей, которые максимально приближены к реальным объектам.
Трёхмерная графика широко используется в инженерном проектировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинематографии и компьютерных играх.
Рассмотрим процесс создания трёхмерного изображения с помощью векторной графики.
Сначала в пределах некоторого пространства координат (на сцене) размещаются отдельные объекты, составленные из геометрических объёмных тел.
Далее, на этапе каркасной аппроксимации производится разбивка всех плавных криволинейных поверхностей на треугольники — минимальные плоские фигуры. В дальнейшем поверхности обрабатываются именно как наборы треугольников, заданных координатами своих вершин.
Стадия геометрических построений поверхностей включает заполнение поверхностей, создание перспективы, учёт влияния источников света и т. д.
На заключительном этапе рендеринга происходит раскраска поверхностей, а в более сложных случаях создания профессиональных изображений — ещё и учёт свойств поверхностей при отражении и поглощении света и влияния оптической плотности окружающей среды.
Анимация (от англ. animation — одушевление) — это «оживление» изображения. При анимации несколько рисунков (кадров) сменяют друг друга через заданные промежутки времени. Если кадры сменяют друг друга чаще, чем 24 раза в секунду, человеческий глаз воспринимает это как непрерывное движение. В настоящее время широкое распространение получила компьютерная анимация.
Компьютерная анимация — последовательный показ заранее подготовленных графических файлов, а также компьютерная имитация движения с помощью изменения формы объектов или показа последовательных изображений с фазами движения.
Рассмотрим основные виды компьютерной анимации. Анимация по ключевым кадрам наиболее близка к традиционной рисованной мультипликации. Прорисовку и расстановку ключевых кадров по временной шкале производит художник, а промежуточные кадры рассчитывает специальная программа.
Запись движения. Движения актёров в специальных костюмах с датчиками записываются камерами и анализируются специальным программным обеспечением. Итоговые данные о перемещении суставов и конечностей актёров применяют к трёхмерным скелетам виртуальных персонажей, чем добиваются высокого уровня достоверности изображения движения последних.
Процедурная анимация автоматически генерируется компьютером в режиме реального времени в соответствии с установленными правилами. Представляет собой симуляцию физического взаимодействия твёрдых тел; имитацию движения систем частиц, жидкостей и газов; расчёт движения персонажа под внешним воздействием и многое другое. Процедурная анимация часто используется в компьютерных играх.
Программируемая анимация. Движения анимируемых объектов программируются, например, на языке JavaScript.
Cкачать материалы урока
Читайте также: