Компьютерная графика в вузе что за предмет
Аннотация: Предмет и области применения компьютерной графики. Краткая история развития компьютерной графики. Технические средства поддержки компьютерной графики: ЭЛТ, устройства ввода, видеоадаптер, графопостроители, принтеры, сканеры. Программные средства поддержки компьютерной графики: драйверы устройств, библиотеки графических программ, специализированные графические системы и пакеты программ
Предмет и область применения компьютерной графики
Компьютерная графика - это область информатики, которая охватывает все стороны формирования изображений с помощью компьютера. Появившись в 1950-х годах, она поначалу давала возможность выводить лишь несколько десятков отрезков на экране. В наши дни средства компьютерной графики позволяют создавать реалистические изображения, не уступающие фотографическим снимкам. Создано разнообразное аппаратное и программное обеспечение для получения изображений самого различного вида и назначения - от простых чертежей до реалистических образов естественных объектов. Компьютерная графика используется практически во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности восприятия и передачи информации. Применение ее для подготовки демонстрационных слайдов уже считается нормой. Трехмерные изображения используются в медицине (компьютерная томография), картографии, полиграфии, геофизике, ядерной физике и других областях. Телевидение и другие отрасли индустрии развлечений используют анимационные средства компьютерной графики (компьютерные игры, фильмы). Общепринятой практикой считается также использование компьютерного моделирования при обучении пилотов и представителей других профессий (тренажеры). Знание основ компьютерной графики сейчас необходимо и инженеру, и ученому.
Конечным результатом применения средств компьютерной графики является изображение, которое может использоваться для различных целей. Поскольку наибольшее количество информации человек получает с помощью зрения, уже в древние времена появились схемы и карты, используемые при строительстве, в географии и в астрономии.
Современная компьютерная графика - это достаточно сложная, основательно проработанная и разнообразная научно-техническая дисциплина. Некоторые ее разделы , такие как геометрические преобразования, способы описания кривых и поверхностей, к настоящему времени уже исследованы достаточно полно. Ряд областей продолжает активно развиваться: методы растрового сканирования, удаление невидимых линий и поверхностей, моделирование цвета и освещенности, текстурирование, создание эффекта прозрачности и полупрозрачности и др.
Сфера применения компьютерной графики включает четыре основных области.
1. Отображение информации
Проблема представления накопленной информации (например, данных о климатических изменениях за продолжительный период, о динамике популяций животного мира, об экологическом состоянии различных регионов и т.п.) лучше всего может быть решена посредством графического отображения.
Ни одна из областей современной науки не обходится без графического представления информации. Помимо визуализации результатов экспериментов и анализа данных натурных наблюдений существует обширная область математического моделирования процессов и явлений, которая просто немыслима без графического вывода. Например, описать процессы, протекающие в атмосфере или океане, без соответствующих наглядных картин течений или полей температуры практически невозможно. В геологии в результате обработки трехмерных натурных данных можно получить геометрию пластов, залегающих на большой глубине.
В медицине в настоящее время широко используются методы диагностики, использующие компьютерную визуализацию внутренних органов человека. Томография (в частности, ультразвуковое исследование) позволяет получить трехмерную информацию, которая затем подвергается математической обработке и выводится на экран. Помимо этого применяется и двумерная графика: энцефалограммы, миограммы, выводимые на экран компьютера или графопостроитель .
2. Проектирование
В строительстве и технике чертежи давно представляют собой основу проектирования новых сооружений или изделий. Процесс проектирования с необходимостью является итеративным, т.е. конструктор перебирает множество вариантов с целью выбора оптимального по каким-либо параметрам. Не последнюю роль в этом играют требования заказчика, который не всегда четко представляет себе конечную цель и технические возможности. Построение предварительных макетов - достаточно долгое и дорогое дело. Сегодня существуют развитые программные средства автоматизации проектно-конструкторских работ (САПР), позволяющие быстро создавать чертежи объектов, выполнять прочностные расчеты и т.п. Они дают возможность не только изобразить проекции изделия, но и рассмотреть его в объемном виде с различных сторон. Такие средства также чрезвычайно полезны для дизайнеров интерьера, ландшафта.
3. Моделирование
Под моделированием в данном случае понимается имитация различного рода ситуаций, возникающих, например, при полете самолета или космического аппарата, движении автомобиля и т.п. В английском языке это лучше всего передается термином simulation. Но моделирование используется не только при создании различного рода тренажеров. В телевизионной рекламе, в научно-популярных и других фильмах теперь синтезируются движущиеся объекты, визуально мало уступающие тем, которые могут быть получены с помощью кинокамеры. Кроме того, компьютерная графика предоставила киноиндустрии возможности создания спецэффектов, которые в прежние годы были попросту невозможны. В последние годы широко распространилась еще одна сфера применения компьютерной графики - создание виртуальной реальности.
4. Графический пользовательский интерфейс
На раннем этапе использования дисплеев как одного из устройств компьютерного вывода информации диалог "человек-компьютер" в основном осуществлялся в алфавитно-цифровом виде. Теперь же практически все системы программирования применяют графический интерфейс. Особенно впечатляюще выглядят разработки в области сети Internet. Существует множество различных программ-браузеров, реализующих в том или ином виде средства общения в сети, без которых доступ к ней трудно себе представить. Эти программы работают в различных операционных средах, но реализуют, по существу, одни и те же функции, включающие окна, баннеры, анимацию и т.д.
В современной компьютерной графике можно выделить следующие основные направления: изобразительная компьютерная графика, обработка и анализ изображений, анализ сцен (перцептивная компьютерная графика), компьютерная графика для научных абстракций (когнитивная компьютерная графика, т.е. графика, способствующая познанию).
Изобразительная компьютерная графика своим предметом имеет синтезированные изображения. Основные виды задач, которые она решает, сводятся к следующим:
- построение модели объекта и формирование изображения;
- преобразование модели и изображения;
- идентификация объекта и получение требуемой информации.
Обработка и анализ изображений касаются в основном дискретного (цифрового) представления фотографий и других изображений. Средства компьютерной графики здесь используются для:
- повышения качества изображения;
- оценки изображения - определения формы, местоположения, размеров и других параметров требуемых объектов;
- распознавания образов - выделения и классификации свойств объектов (при обработке аэрокосмических снимков, вводе чертежей, в системах навигации, обнаружения и наведения).
Анализ сцен связан с исследованием абстрактных моделей графических объектов и взаимосвязей между ними. Объекты могут быть как синтезированными, так и выделенными на фотоснимках. К таким задачам относятся, например, моделирование "машинного зрения" (роботы), анализ рентгеновских снимков с выделением и отслеживанием интересующего объекта (внутреннего органа), разработка систем видеонаблюдения.
Когнитивная компьютерная графика - только формирующееся новое направление, пока еще недостаточно четко очерченное. Это - компьютерная графика для научных абстракций, способствующая рождению нового научного знания. Технической основой для нее являются мощные ЭВМ и высокопроизводительные средства визуализации.
Одним из наиболее ранних примеров использования когнитивной компьютерной графики является работа Ч.Страуса "Неожиданное применение ЭВМ в чистой математике" (ТИИЭР, т. 62, № 4, 1974, с.96-99). В ней показано, как для анализа сложных алгебраических кривых используется "n-мерная" доска на основе графического терминала. Пользуясь устройствами ввода, математик может легко получать геометрические изображения результатов направленного изменения параметров исследуемой зависимости. Он может также легко управлять текущими значениями параметров, "углубляя тем самым свое понимание роли вариаций этих параметров". В результате получено "несколько новых теорем и определены направления дальнейших исследований".
Аннотация
В существующих программах учебного плана «Информатики и ИКТ недостаточно времени уделяется теме «Компьютерная графика», что не позволяет у учащихся создать нужные навыки для создания и обработку графических объектов в графических редакторах. Для решения это проблемы, внедрим в школьное образование элективный курс “Черчение с элементами компьютерной графики” для учащихся старших классов.
Abstract
Existing programs curriculum "Computer science and ICT is not enough time is devoted to the topic "Computer Graphics", which does not allow students to create the necessary skills to create and process graphics in graphics editors. To solve this problem, introduced in school education elective course "Drawing with elements of computer graphics" for high school students.
Компьтерная графика – область деятельности людей, в которой компьютеры используются в качестве инструмента для создания изображений, а так же для обработки визуальной информации, полученной из реального мира.
Сегодня работа с компьютерной графикой – одно из самых популярных направлений в области информационных технологий, причем занимаются ей не только профессиональные художники и дизайнеры. Можно выделить несколько направлений развития компьютерной графики: полиграфия, двумерная графика, web-дизайн, мультимедиа, 3D-графика и компьютерная анимация, видеомонтаж, САПР и деловая графика. Широкое распространение графических программных средств в первую очередь было связано с эволюцией различных видов полиграфической продукции: газет, журналов, книг. Большой толчок развитию возможностей и средств компьютерной графики дал Интернет и служба World Wide Web. Привлекательность Web-страницы, сайтов и порталов в большой степени зависти от качественного графического оформления. Нельзя не упомянуть и визуальное представление результатов анализа данных, которое используется во всех отраслях науки, техники, экономики, образования. Компьютерные графики, диаграммы, трехмерные объекты, служащие для наглядного представления данных давно и прочно вошли в нашу жизнь.
Рассмотрев учебный и программно-методический комплекс по основному курсу, курсу для старшей школы (базовый уровень) мы видим, что в программе теме компьютерная графика отводится всего 7 часов – это теоретическая и практическая часть. Если же рассматривать распределение часов по темам в курсе «Информатика и ИКТ» в старшей школе на профильном уровне, то тема звучит «технология создания и обработки графической информации» и уделяется ей 12 часов. Что конечно больше чем в базовом курсе, но все же если смотреть относительно общего количества часов, а это 340 (в сумме за 10-11 класс, профильный), то мы видим, что это мало. Но в профильном уровне уже идет поверхностное рассмотрение таких «графических гигантов» как Adobe Photoshop и CorelDraw. В базовом же все ограничивается Paint и встроенным векторным редакторов в MS Office.
Изучив ряд учебных планов высшего профессионального образования для технических университетов, мы видим, что предмет «Инженерная графика» присутствует в большинстве направлений подготовки специалистов и изучается на первом или втором курсах. В рамках этого курса студенты учатся черчению деталей промышленной техники в системе автоматизированного проектирования «КОМПАС». Большинство студентов испытывают трудности в процессе создания компьютерных моделей и чертежей деталей. При опросе выясняется, что многим студентам требуется дополнительная подготовка в области компьютерной графики, а базовых школьных знаний явно не хватает.
Проведем анализ учебника «Информатика и ИКТ» для старших классов (базовый курс) под редакцией Угриновича Н.Д. В данном учебнике седьмая глава называется «Технология обработки графической информации» и включает такие темы: 1) Растровая и векторная графика; 2)Растровые и векторные графические изображения; 3) Форматы графических файлов; 4) Графические редакторы; 5) Растровые и векторные редакторы; 6)Редактирование изображений в растровом редакторе Paint; 7) Создание изображения в векторном редакторе, входящем в состав текстового редактора Word.
Сделаем вывод, что в существующих программах учебного плана «Информатики и ИКТ недостаточно времени уделяется теме «Компьютерная графика», что не позволяет у учащихся создать нужные навыки для создания и обработку графических объектов в графических редакторах.
Для решения это проблемы, внедрим в школьное образование элективный курс “Черчение с элементами компьютерной графики” для учащихся старших классов. В качестве базовой программы для элективного курса выбрана система автоматизированного проектирования «КОМПАС», разработанная российской компанией «Аскон». Компас это средство автоматизации конструкторских работ в машиностроении, архитектуре, строительстве, промышленности. Результатом работы в САПР «КОМПАС» является создание, редактирование чертежей, графиков, схем, трехмерных моделей.
Элективный курс позволит сформировать у учащихся информационные и профессиональные компетенции, отвечающие за создание, обработку и модификацию графических объектов, будет способствовать развитию познавательного интереса, расширит творческий потенциал школьника.
© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.
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
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
1 ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Обработка информации разделяется на три основных направления: обработка изображений, распознавание изображений и компьютерная графика (КГ).
Обработка изображений – это преобразование изображений, т.е. входными данными является изображение, и результат – тоже изображение, но преобразованное (например, повышение контраста, четкости изображения, коррекция цвета, сглаживание и т.д.). В качестве материала для обработки могут быть космические снимки, отсканированные изображения, инфракрасные изображения и т.п.
Для распознавания изображений основная задача – получение описания изображенных объектов. Методы и алгоритмы распознавания разрабатывались, для обеспечения зрения роботов и для систем специального назначения. Но в последнее время компьютерные системы распознавания изображений все чаще используются и повседневной жизни человека, например, офисные системы распознавания текста, создание трехмерных моделей человека.
Задача КГ – визуализация, т.е. создание изображения. Визуализация выполняется исходя из описания (модели) того, что нужно отображать. (например, отображение графика функции, диаграммы, карты или схемы или отображение реальной трехмерной сцены в играх, художественных и мультипликационных фильмах, в системах архитектурного проектирования).
КГ- Это область деятельности, в которой компьютеры используются как для синтеза изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира
Области применения КГ:
Графический интерфейс пользователя: основывается на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана;
-Спецэффекты, цифровая кинематография;
-Компьютерные игры;
-Цифровая фотография и цифровая обработка изображений
-Системы автоматизированного проектирования
Существует два класса КГ: двухмерная и трехмерная графика
Двухмерная (2D) компьютерная графика - создание и обработка цифровых изображений, полученных, на основе двухмерных моделей (двухмерных геометрических примитивов, текста и цифровых изображений).
Применение: Типография, Картография , Технические чертежи , Издательское дело , Компьютерные игры , Графический интерфейс пользователя
Программы для создания и обработки 2D-изображений и анимации:
Adobe Photoshop, Corel Draw, Macromedia (в настоящее время, Adobe) Flash, Adobe Illustrator
Трехмерная (3D) графика это Статические и динамические компьютерные изображения, создаваемые при помощи компьютера, которые передают эффект трехмерности изображаемых объектов
Особенности трехмерной графики: трёхмерное изображение отличается от плоского построением геометрической проекции трёхмерной модели сцены на экране компьютера или иного графического устройства с помощью специализированных программ
Программы для создания и обработки 3D-графики:
3D Studio Max, Maya , Poser , Pov-Ray
Отличия от двухмерной графики
Трехмерное представление геометрических данных хранится в памяти компьютера с целью получения в последствии набора двухмерных изображений
1. Виды компьютерной графики
Различают 4 вида компьютерной графики.
фрактальное изображение ;
Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
3. Растровая графика и пиксель
Растровый файл состоит из точек, число которых определяется разрешением, измеряемым обычно в точках на дюйм (dpi) или на сантиметр (dpc). Пиксель (англ. Pixel – PICture’S Element) - это мельчайшая единица изображения в растровой графике. В ажным фактором, влияющим, с одной стороны, на качество вывода изображения, а с другой - на размер файла, является глубина цвета, т.е. число разрядов, отводимых для хранения информации о трех составляющих. Глубина цвета является информация о количестве цветов, закодированных в файле. Цвет каждого пиксела кодируется определенным числом бит (bit), то есть элементарных единиц информации, с которыми может иметь дело компьютер. Каждый бит может принимать два значения -- 1 или 0. В зависимости от того, сколько бит отведено для цвета каждого пиксела, возможно кодирование различного числа цветов. Нетрудно сообразить, что если для кодировки отвести лишь один бит, то каждый пиксел может быть либо белым (значение 1), либо черным (значение 0). Такое изображение называют монохромным (monochrome).
Трехмерная графика
Ее еще называют объектно-ориентированной. Это позволяет изменять как все элементы трехмерной сцены, так и каждый объект в отдельности. Применяется она при разработке дизайн-проектов интерьера, архитектурных объектов, в рекламе, при создании обучающих компьютерных программ, видео-роликов, наглядных изображений деталей и изделий в машиностроении и т. д. В трехмерной графике изображения (или персонажи) моделируются и перемещаются в виртуальном пространстве, в природной среде или в интерьере, а их анимация позволяет увидеть объект с любой точки, переместить в искусственно созданной среде и пространстве, разумеется, при сопровождении специальных эффектов. Эти свойства трехмерной графики позволяют создавать и кинопродукцию профессионального качества. Интересно, что в процессе разработки трехмерной графики и ее анимации человек выступает в качестве режиссера и оператора, поскольку ему приходится придумывать сюжет, содержание и композицию каждого кадра и распределять движение объекта или объектов сцены не только в пространстве, но и во времени. Что же требует трехмерная графика от человека? В первую очередь, умение моделировать различные формы и конструкции при помощи программных средств, а также знания ортогонального (прямоугольного) и центрального проецирования. Последнее называется перспективой.
Фрактальная графика
Этот вид компьютерной графики является на сегодняшний день одним из самых быстро развивающихся и перспективных. Математической основой фрактальной графики является фрактальная геометрия. В основу метода построения изображений во фрактальной графике положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников
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. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.
- (Windows Bitmap) разрабатывался фирмой Microsoft каксовместимый со всеми приложениями Windows.Это «чистый» растровый формат, где закодирован каждый пиксель,поэтому из всех растровых форматов это самый «тяжелый» (т.е. имеющий наибольший информационный объем).
Преимущества
: высокое качество изображений
: очень большой объем файла, что сильно затрудняет илиделает невозможным его хранение, передачу, особенно в Интерне
Формат JPEG
JPEG - ( J oint P hotographic E xperts G roup) – сжатый особым образом растровый файл (с потерей качества).JPEG ищет плавные цветовые переходы, обрабатывая квадратные блокисо стороной 8 пикселей. Вместо действительных значений JPEGхранит скорость изменения от пиксела к пикселу. Лишнюю, с еготочки зрения, слабо воспринимаемой человеческим глазом цветовуюинформацию он отбрасывает, усредняя некоторые значения. Чемвыше уровень сжатия, тем больше данных отбрасывается и тем нижекачество. Формат аппаратно независим. В JPEG следует сохранятьтолько конечный вариант работы, потому что каждое пересохранениеприводит к все новым потерям (отбрасыванию) данных ипревращения исходного изображения в кашу.
Преимущества
: высокое качество изображений при небольших размерах файла (сжатие рисунков в десятки и сотни раз). Самый распространенный формат, применяется для хранения фотографий, размещения полноцветных изображений в Интернет.
: не поддерживает прозрачность изображений, воз ни кно вен ие р азмыто сти из ображе ни я пи си льной сте пе ни сжа тия.
Формат GIF
GIF - ( G raphics I nterchange F ormat) – создан специально для передачиизображений в Интернет фирмой CompuServe.GIF может хранит изображения в режиме индексированных цветов (до256), т.е. переходя к формату GIF, мы уменьшаем число цветов и размер файла (в тех случаях, когда простая картинка не требует миллионов цветов). Сжатие файлов производится путем замены последовательности одинаковых символов одним, умноженным на число повторений (алгоритм LZW). Кроме того, файл GIF можетсодержать не одну, а несколько растровых картинок, которыеинтернетовские браузеры могут подгружать одну за другой суказанной в файле частотой. Это называется GIF-анимация.
Преимущества
: малый размер файла, поддержка прозрачности и анимации рисунков, самый популярный формат в Интернет (оформление Web – страниц, баннеры).
: основное ограничение использования GIF в малом количестве воспроизводимых цветов (до 256). Этого явно недостаточно для полиграфии.
Пример GIF – анимации
является стандартным форматом пакета Adobe Photoshop иотличается от большинства обычных растровых форматоввозможностью хранения слоев (layers). Формат поддерживает альфа-каналы, слои, контуры, прозрачность, векторные надписи и т. п.Прекрасно подойдет для переноса или хранения изображений,содержащих специфические, свойственные только Adobe Photoshop,элементы.Главный
Этот формат, созданный специально для использования в Интернет на смену GIF, сжимающий графическую информацию без потерькачества. В отличие от GIF сжимает растровые изображения нетолько по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает болеевысокую степень сжатия.Глубина цвета может быть любой, вплоть до 48 бит (RGB, для сравнения,- 24), поддерживается плавно переходящая прозрачность. В файлформата PNG записывается информация о гамма-коррекции. Гаммапредставляет собой некое число, характеризующее зависимостьяркости свечения экрана вашего монитора от напряжения наэлектродах кинескопа. Это число, считанное из файла, позволяетввести поправку яркости при отображении. Нужно оно для того,чтобы картинка, созданная на Мас'е, выглядела одинаково и на РС ина Silicon Graphics. Таким образом, эта особенность помогает реализации основной идеи WWW - одинакового отображенияинформации независимо от аппаратуры пользователя. Файлы PNGмогут делать все основные графические редакторы.
TGA
(Targa) – это имя графического адаптера фирмы Truevision, которыйвпервые использовал TGA-формат. Формат может хранитьизображения с глубиной цвета до 32 бит. Наряду со стандартнымитремя RGB - каналами TGA-файл имеет дополнительный альфа-каналдля представления информации о прозрачности изображения.Информация может быть сжата.Основное
достоинство –
формат используется программнымипродуктами многих известных в мире компьютерной графики фирм.
Формат TIFF
TIFF
(Tagged Image File Format) – аппаратно независимый формат TIFFна сегодняшний день является одним из самых распространенных инадежных, его поддерживают практически все программы на РС иMacintosh так или иначе связанные с графикой. TIFF является лучшимвыбором при импорте растровой графики в векторные программы ииздательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделейот монохромной до RGB, CMYK и дополнительных цветов Pantone.TIFF может сохранять векторы Photoshop'a, Alpha-каналы длясоздания масок в видеоклипах Adobe Premiere и массу другихдополнительных данных. Наибольшие проблемы обычно вызываетLZW-компрессия, иногда применяемая в TIFF'e. Ряд программ(например, QuarkXPress 3.x и Adobe Streamline) не умеют читатьтакие файлы, кроме того, они могут дольше выводиться на принтерыи фотонаборные автоматы. Только если файл комрессуется в 3-4 раза,получается выигрыш во времени вывода
- основной рабочий формат популярного пакета CorelDraw,являющимся неоспоримым лидером в классе векторных графических редакторов.Пользоваться CorelDraw чрезвычайно удобно, он имеет неоспоримоелидерство на платформе РС. Многие программы на РС (FreeHand,Illustrator, PageMaker, . ) могут импортировать файлы CDR. Начиная с7-ой версии CorelDraw в файлах стали применять компрессию длявекторов и растра отдельно, возможность внедрять шрифты, файлыCDR имеют огромное рабочее поле 45х45 метров (этот параметр важен для наружной рекламы); начиная с 4-й версии, поддерживается многостраничность.
Форматы векторной графики
Формат ALAI ( A dobe I llustrator) - поддерживают практически все программы,связанные с векторной графикой. Этот формат является наилучшим посредником при передаче изображений из одной программы в другую. В целом, несколько уступая CorelDRAW по иллюстративнымвозможностям, (может содержать в одном файле только однустраницу, имеет маленькое рабочее поле - этот параметр очень важендля наружной рекламы - всего 3х3 метра) тем не менее, он отличаетсянаибольшей стабильностью и совместимостью с языком PostScript, накоторый ориентируются практически все издательско- полиграфические приложения.
Родной формат Windows. Служит для передачи векторов через буферобмена (Clipboard). Понимается практически всеми программамиWindows, так или иначе связанными с векторной графикой. Однако,несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоватьсяформатом WMF стоит только в крайних случаях для передачи«голых» векторов. WMF искажает (!) цвет, не может сохранять рядпараметров, которые могут быть присвоены объектам в различныхвекторных редакторах.
Подведем итоги…
•формат BMP – очень качественная графика, но большой объем файла;•формат JPEG – наиболее подходящий для хранения качественныхизображений и фотографий, приемлемое соотношение качества и размера файла;•формат JPEG обычно используется для рисунков высокого качества,содержащих тысячи и миллионы цветов (до 16,7 миллионовоттенков);•Удобство использования рисунков JPEG заключается в том, что,изменяя качество рисунка, можно управлять степенью сжатия файла;•обозреватель способен загружать рисунки в формате JPEG только линейно, от верхней строки к нижней; •формат GIF наилучшим образом подходит для изображений, вкоторых содержится малое количество разных цветов;
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 № 1
Тема : Введение. Понятие о компьютерной графике
Компьютерная графика - это область информатики, которая охватывает все стороны формирования изображений с помощью компьютера. Появившись в 1950-х годах, она поначалу давала возможность выводить лишь несколько десятков отрезков на экране. В наши дни средства компьютерной графики позволяют создавать реалистические изображения, не уступающие фотографическим снимкам. Создано разнообразное аппаратное и программное обеспечение для получения изображений самого различного вида и назначения - от простых чертежей до реалистических образов естественных объектов. Компьютерная графика используется практически во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности восприятия и передачи информации. Применение ее для подготовки демонстрационных слайдов уже считается нормой. Трехмерные изображения используются в медицине (компьютерная томография), картографии, полиграфии, геофизике, ядерной физике и других областях. Телевидение и другие отрасли индустрии развлечений используют анимационные средства компьютерной графики (компьютерные игры, фильмы). Общепринятой практикой считается также использование компьютерного моделирования при обучении пилотов и представителей других профессий (тренажеры). Знание основ компьютерной графики сейчас необходимо и инженеру, и ученому.
Конечным результатом применения средств компьютерной графики является изображение, которое может использоваться для различных целей. Поскольку наибольшее количество информации человек получает с помощью зрения, уже в древние времена появились схемы и карты, используемые при строительстве, в географии и в астрономии.
Современная компьютерная графика - это достаточно сложная, основательно проработанная и разнообразная научно-техническая дисциплина. Некоторые ее разделы, такие как геометрические преобразования, способы описания кривых и поверхностей, к настоящему времени уже исследованы достаточно полно. Ряд областей продолжает активно развиваться: методы растрового сканирования, удаление невидимых линий и поверхностей, моделирование цвета и освещенности, текстурирование, создание эффекта прозрачности и полупрозрачности и др.
Сфера применения компьютерной графики включает четыре основных области.
1. Отображение информации
Проблема представления накопленной информации (например, данных о климатических изменениях за продолжительный период, о динамике популяций животного мира, об экологическом состоянии различных регионов и т.п.) лучше всего может быть решена посредством графического отображения.
Ни одна из областей современной науки не обходится без графического представления информации. Помимо визуализации результатов экспериментов и анализа данных натурных наблюдений существует обширная область математического моделирования процессов и явлений, которая просто немыслима без графического вывода. Например, описать процессы, протекающие в атмосфере или океане, без соответствующих наглядных картин течений или полей температуры практически невозможно. В геологии в результате обработки трехмерных натурных данных можно получить геометрию пластов, залегающих на большой глубине.
В медицине в настоящее время широко используются методы диагностики, использующие компьютерную визуализацию внутренних органов человека. Томография (в частности, ультразвуковое исследование) позволяет получить трехмерную информацию, которая затем подвергается математической обработке и выводится на экран. Помимо этого применяется и двумерная графика: энцефалограммы, миограммы, выводимые на экран компьютера или графопостроитель.
2. Проектирование
В строительстве и технике чертежи давно представляют собой основу проектирования новых сооружений или изделий. Процесс проектирования с необходимостью является итеративным, т.е. конструктор перебирает множество вариантов с целью выбора оптимального по каким-либо параметрам. Сегодня существуют развитые программные средства автоматизации проектно-конструкторских работ (САПР), позволяющие быстро создавать чертежи объектов, выполнять прочностные расчеты и т.п. Они дают возможность не только изобразить проекции изделия, но и рассмотреть его в объемном виде с различных сторон. Такие средства также чрезвычайно полезны для дизайнеров интерьера, ландшафта.
3. Моделирование
Под моделированием в данном случае понимается имитация различного рода ситуаций, возникающих, например, при полете самолета или космического аппарата, движении автомобиля и т.п. В английском языке это лучше всего передается термином simulation. Но моделирование используется не только при создании различного рода тренажеров. В телевизионной рекламе, в научно-популярных и других фильмах теперь синтезируются движущиеся объекты, визуально мало уступающие тем, которые могут быть получены с помощью кинокамеры. Кроме того, компьютерная графика предоставила киноиндустрии возможности создания спецэффектов, которые в прежние годы были попросту невозможны. В последние годы широко распространилась еще одна сфера применения компьютерной графики - создание виртуальной реальности.
4. Графический пользовательский интерфейс
На раннем этапе использования дисплеев как одного из устройств компьютерного вывода информации диалог "человек-компьютер" в основном осуществлялся в алфавитно-цифровом виде. Теперь же практически все системы программирования применяют графический интерфейс. Особенно впечатляюще выглядят разработки в области сети Internet. Существует множество различных программ-браузеров, реализующих в том или ином виде средства общения в сети, без которых доступ к ней трудно себе представить. Эти программы работают в различных операционных средах, но реализуют, по существу, одни и те же функции, включающие окна, баннеры, анимацию и т.д.Работа с компьютерной графикой – одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера. Создание изображений на ЭВМ экономично и выгодно в связи с тем, что цифровые изображения проще хранить, тиражировать, улучшать и компоновать с текстами или другими информационными средствами.
При работе с компьютерной графикой на ЭВМ можно использовать различные технологии: технологию создания двухмерных и трехмерных изображений; моделирование в растровых, векторных и 3D-редакторах; технологию обработки видеоинформации и мультимедийных объектов и др.
Профессиональная работа с компьютерной графикой начинается с ознакомления с технологиями двухмерной графики: растровыми редакторами
Adobe PhotoShop и Adobe ImageReady; векторными редакторами CorelDraw и Adobe Illustrator. При этом формируются навыки создания изображений, работы с цветом, материалами и различными спецэффектами.
Компьютерная графика может быть мощным инструментом для создания и поддержки визуального решения проблем, и интерактивность играет центральную роль в развитии творчества пользователей компьютеров. Этот курс познакомит обучающихся с различными алгоритмами и интерактивными инструментами компьютерной графики.
- О курсе
- Формат
- Требования
- Программа курса
- Результаты обучения
- Формируемые компетенции
- Направления подготовки
Результаты обучения
В результате изучения базовой части цикла обучающийся должен знать:
- Элементы начертательной геометрии и инженерной графики;
- Геометрическое моделирование;
- Программные средства компьютерной графики;
- Тенденции развития компьютерной графики, ее роль и значение в инженерных системах и прикладных программах;
- Методы построения плоских проекционных моделей трехмерного пространства;
- Методы и модели трехмерного моделирования и анимации;
- Основные принципы и методы геометрического моделирования и методологии разработки графических приложений.
Предмет и область применения компьютерной графики
Компьютерная графика - это область информатики, которая охватывает все стороны формирования изображений с помощью компьютера. Появившись в 1950-х годах, она поначалу давала возможность выводить лишь несколько десятков отрезков на экране. В наши дни средства компьютерной графики позволяют создавать реалистические изображения, не уступающие фотографическим снимкам. Создано разнообразное аппаратное и программное обеспечение для получения изображений самого различного вида и назначения - от простых чертежей до реалистических образов естественных объектов. Компьютерная графика используется практически во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности восприятия и передачи информации. Применение ее для подготовки демонстрационных слайдов уже считается нормой. Трехмерные изображения используются в медицине (компьютерная томография), картографии, полиграфии, геофизике, ядерной физике и других областях. Телевидение и другие отрасли индустрии развлечений используют анимационные средства компьютерной графики (компьютерные игры, фильмы). Общепринятой практикой считается также использование компьютерного моделирования при обучении пилотов и представителей других профессий (тренажеры). Знание основ компьютерной графики сейчас необходимо и инженеру, и ученому.
Конечным результатом применения средств компьютерной графики является изображение, которое может использоваться для различных целей. Поскольку наибольшее количество информации человек получает с помощью зрения, уже в древние времена появились схемы и карты, используемые при строительстве, в географии и в астрономии.
Современная компьютерная графика - это достаточно сложная, основательно проработанная и разнообразная научно-техническая дисциплина. Некоторые ее разделы , такие как геометрические преобразования, способы описания кривых и поверхностей, к настоящему времени уже исследованы достаточно полно. Ряд областей продолжает активно развиваться: методы растрового сканирования, удаление невидимых линий и поверхностей, моделирование цвета и освещенности, текстурирование, создание эффекта прозрачности и полупрозрачности и др.
Сфера применения компьютерной графики включает четыре основных области.
1. Отображение информации
Проблема представления накопленной информации (например, данных о климатических изменениях за продолжительный период, о динамике популяций животного мира, об экологическом состоянии различных регионов и т.п.) лучше всего может быть решена посредством графического отображения.
Ни одна из областей современной науки не обходится без графического представления информации. Помимо визуализации результатов экспериментов и анализа данных натурных наблюдений существует обширная область математического моделирования процессов и явлений, которая просто немыслима без графического вывода. Например, описать процессы, протекающие в атмосфере или океане, без соответствующих наглядных картин течений или полей температуры практически невозможно. В геологии в результате обработки трехмерных натурных данных можно получить геометрию пластов, залегающих на большой глубине.
В медицине в настоящее время широко используются методы диагностики, использующие компьютерную визуализацию внутренних органов человека. Томография (в частности, ультразвуковое исследование) позволяет получить трехмерную информацию, которая затем подвергается математической обработке и выводится на экран. Помимо этого применяется и двумерная графика: энцефалограммы, миограммы, выводимые на экран компьютера или графопостроитель .
2. Проектирование
В строительстве и технике чертежи давно представляют собой основу проектирования новых сооружений или изделий. Процесс проектирования с необходимостью является итеративным, т.е. конструктор перебирает множество вариантов с целью выбора оптимального по каким-либо параметрам. Не последнюю роль в этом играют требования заказчика, который не всегда четко представляет себе конечную цель и технические возможности. Построение предварительных макетов - достаточно долгое и дорогое дело. Сегодня существуют развитые программные средства автоматизации проектно-конструкторских работ (САПР), позволяющие быстро создавать чертежи объектов, выполнять прочностные расчеты и т.п. Они дают возможность не только изобразить проекции изделия, но и рассмотреть его в объемном виде с различных сторон. Такие средства также чрезвычайно полезны для дизайнеров интерьера, ландшафта.
3. Моделирование
Под моделированием в данном случае понимается имитация различного рода ситуаций, возникающих, например, при полете самолета или космического аппарата, движении автомобиля и т.п. В английском языке это лучше всего передается термином simulation. Но моделирование используется не только при создании различного рода тренажеров. В телевизионной рекламе, в научно-популярных и других фильмах теперь синтезируются движущиеся объекты, визуально мало уступающие тем, которые могут быть получены с помощью кинокамеры. Кроме того, компьютерная графика предоставила киноиндустрии возможности создания спецэффектов, которые в прежние годы были попросту невозможны. В последние годы широко распространилась еще одна сфера применения компьютерной графики - создание виртуальной реальности.
4. Графический пользовательский интерфейс
На раннем этапе использования дисплеев как одного из устройств компьютерного вывода информации диалог "человек-компьютер" в основном осуществлялся в алфавитно-цифровом виде. Теперь же практически все системы программирования применяют графический интерфейс. Особенно впечатляюще выглядят разработки в области сети Internet. Существует множество различных программ-браузеров, реализующих в том или ином виде средства общения в сети, без которых доступ к ней трудно себе представить. Эти программы работают в различных операционных средах, но реализуют, по существу, одни и те же функции, включающие окна, баннеры, анимацию и т.д.
В современной компьютерной графике можно выделить следующие основные направления: изобразительная компьютерная графика, обработка и анализ изображений, анализ сцен (перцептивная компьютерная графика), компьютерная графика для научных абстракций (когнитивная компьютерная графика, т.е. графика, способствующая познанию).
Изобразительная компьютерная графика своим предметом имеет синтезированные изображения. Основные виды задач, которые она решает, сводятся к следующим:
- построение модели объекта и формирование изображения;
- преобразование модели и изображения;
- идентификация объекта и получение требуемой информации.
Обработка и анализ изображений касаются в основном дискретного (цифрового) представления фотографий и других изображений. Средства компьютерной графики здесь используются для:
- повышения качества изображения;
- оценки изображения - определения формы, местоположения, размеров и других параметров требуемых объектов;
- распознавания образов - выделения и классификации свойств объектов (при обработке аэрокосмических снимков, вводе чертежей, в системах навигации, обнаружения и наведения).
Анализ сцен связан с исследованием абстрактных моделей графических объектов и взаимосвязей между ними. Объекты могут быть как синтезированными, так и выделенными на фотоснимках. К таким задачам относятся, например, моделирование "машинного зрения" (роботы), анализ рентгеновских снимков с выделением и отслеживанием интересующего объекта (внутреннего органа), разработка систем видеонаблюдения.
Когнитивная компьютерная графика - только формирующееся новое направление, пока еще недостаточно четко очерченное. Это - компьютерная графика для научных абстракций, способствующая рождению нового научного знания. Технической основой для нее являются мощные ЭВМ и высокопроизводительные средства визуализации.
Одним из наиболее ранних примеров использования когнитивной компьютерной графики является работа Ч.Страуса "Неожиданное применение ЭВМ в чистой математике" (ТИИЭР, т. 62, № 4, 1974, с.96-99). В ней показано, как для анализа сложных алгебраических кривых используется "n-мерная" доска на основе графического терминала. Пользуясь устройствами ввода, математик может легко получать геометрические изображения результатов направленного изменения параметров исследуемой зависимости. Он может также легко управлять текущими значениями параметров, "углубляя тем самым свое понимание роли вариаций этих параметров". В результате получено "несколько новых теорем и определены направления дальнейших исследований".
Аннотация
В существующих программах учебного плана «Информатики и ИКТ недостаточно времени уделяется теме «Компьютерная графика», что не позволяет у учащихся создать нужные навыки для создания и обработку графических объектов в графических редакторах. Для решения это проблемы, внедрим в школьное образование элективный курс “Черчение с элементами компьютерной графики” для учащихся старших классов.
Abstract
Existing programs curriculum "Computer science and ICT is not enough time is devoted to the topic "Computer Graphics", which does not allow students to create the necessary skills to create and process graphics in graphics editors. To solve this problem, introduced in school education elective course "Drawing with elements of computer graphics" for high school students.
Компьтерная графика – область деятельности людей, в которой компьютеры используются в качестве инструмента для создания изображений, а так же для обработки визуальной информации, полученной из реального мира.
Сегодня работа с компьютерной графикой – одно из самых популярных направлений в области информационных технологий, причем занимаются ей не только профессиональные художники и дизайнеры. Можно выделить несколько направлений развития компьютерной графики: полиграфия, двумерная графика, web-дизайн, мультимедиа, 3D-графика и компьютерная анимация, видеомонтаж, САПР и деловая графика. Широкое распространение графических программных средств в первую очередь было связано с эволюцией различных видов полиграфической продукции: газет, журналов, книг. Большой толчок развитию возможностей и средств компьютерной графики дал Интернет и служба World Wide Web. Привлекательность Web-страницы, сайтов и порталов в большой степени зависти от качественного графического оформления. Нельзя не упомянуть и визуальное представление результатов анализа данных, которое используется во всех отраслях науки, техники, экономики, образования. Компьютерные графики, диаграммы, трехмерные объекты, служащие для наглядного представления данных давно и прочно вошли в нашу жизнь.
Рассмотрев учебный и программно-методический комплекс по основному курсу, курсу для старшей школы (базовый уровень) мы видим, что в программе теме компьютерная графика отводится всего 7 часов – это теоретическая и практическая часть. Если же рассматривать распределение часов по темам в курсе «Информатика и ИКТ» в старшей школе на профильном уровне, то тема звучит «технология создания и обработки графической информации» и уделяется ей 12 часов. Что конечно больше чем в базовом курсе, но все же если смотреть относительно общего количества часов, а это 340 (в сумме за 10-11 класс, профильный), то мы видим, что это мало. Но в профильном уровне уже идет поверхностное рассмотрение таких «графических гигантов» как Adobe Photoshop и CorelDraw. В базовом же все ограничивается Paint и встроенным векторным редакторов в MS Office.
Изучив ряд учебных планов высшего профессионального образования для технических университетов, мы видим, что предмет «Инженерная графика» присутствует в большинстве направлений подготовки специалистов и изучается на первом или втором курсах. В рамках этого курса студенты учатся черчению деталей промышленной техники в системе автоматизированного проектирования «КОМПАС». Большинство студентов испытывают трудности в процессе создания компьютерных моделей и чертежей деталей. При опросе выясняется, что многим студентам требуется дополнительная подготовка в области компьютерной графики, а базовых школьных знаний явно не хватает.
Проведем анализ учебника «Информатика и ИКТ» для старших классов (базовый курс) под редакцией Угриновича Н.Д. В данном учебнике седьмая глава называется «Технология обработки графической информации» и включает такие темы: 1) Растровая и векторная графика; 2)Растровые и векторные графические изображения; 3) Форматы графических файлов; 4) Графические редакторы; 5) Растровые и векторные редакторы; 6)Редактирование изображений в растровом редакторе Paint; 7) Создание изображения в векторном редакторе, входящем в состав текстового редактора Word.
Сделаем вывод, что в существующих программах учебного плана «Информатики и ИКТ недостаточно времени уделяется теме «Компьютерная графика», что не позволяет у учащихся создать нужные навыки для создания и обработку графических объектов в графических редакторах.
Для решения это проблемы, внедрим в школьное образование элективный курс “Черчение с элементами компьютерной графики” для учащихся старших классов. В качестве базовой программы для элективного курса выбрана система автоматизированного проектирования «КОМПАС», разработанная российской компанией «Аскон». Компас это средство автоматизации конструкторских работ в машиностроении, архитектуре, строительстве, промышленности. Результатом работы в САПР «КОМПАС» является создание, редактирование чертежей, графиков, схем, трехмерных моделей.
Элективный курс позволит сформировать у учащихся информационные и профессиональные компетенции, отвечающие за создание, обработку и модификацию графических объектов, будет способствовать развитию познавательного интереса, расширит творческий потенциал школьника.
© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.
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
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
1 ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Обработка информации разделяется на три основных направления: обработка изображений, распознавание изображений и компьютерная графика (КГ).
Обработка изображений – это преобразование изображений, т.е. входными данными является изображение, и результат – тоже изображение, но преобразованное (например, повышение контраста, четкости изображения, коррекция цвета, сглаживание и т.д.). В качестве материала для обработки могут быть космические снимки, отсканированные изображения, инфракрасные изображения и т.п.
Для распознавания изображений основная задача – получение описания изображенных объектов. Методы и алгоритмы распознавания разрабатывались, для обеспечения зрения роботов и для систем специального назначения. Но в последнее время компьютерные системы распознавания изображений все чаще используются и повседневной жизни человека, например, офисные системы распознавания текста, создание трехмерных моделей человека.
Задача КГ – визуализация, т.е. создание изображения. Визуализация выполняется исходя из описания (модели) того, что нужно отображать. (например, отображение графика функции, диаграммы, карты или схемы или отображение реальной трехмерной сцены в играх, художественных и мультипликационных фильмах, в системах архитектурного проектирования).
КГ- Это область деятельности, в которой компьютеры используются как для синтеза изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира
Области применения КГ:
Графический интерфейс пользователя: основывается на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана;
-Спецэффекты, цифровая кинематография;
-Компьютерные игры;
-Цифровая фотография и цифровая обработка изображений
-Системы автоматизированного проектирования
Существует два класса КГ: двухмерная и трехмерная графика
Двухмерная (2D) компьютерная графика - создание и обработка цифровых изображений, полученных, на основе двухмерных моделей (двухмерных геометрических примитивов, текста и цифровых изображений).
Применение: Типография, Картография , Технические чертежи , Издательское дело , Компьютерные игры , Графический интерфейс пользователя
Программы для создания и обработки 2D-изображений и анимации:
Adobe Photoshop, Corel Draw, Macromedia (в настоящее время, Adobe) Flash, Adobe Illustrator
Трехмерная (3D) графика это Статические и динамические компьютерные изображения, создаваемые при помощи компьютера, которые передают эффект трехмерности изображаемых объектов
Особенности трехмерной графики: трёхмерное изображение отличается от плоского построением геометрической проекции трёхмерной модели сцены на экране компьютера или иного графического устройства с помощью специализированных программ
Программы для создания и обработки 3D-графики:
3D Studio Max, Maya , Poser , Pov-Ray
Отличия от двухмерной графики
Трехмерное представление геометрических данных хранится в памяти компьютера с целью получения в последствии набора двухмерных изображений
1. Виды компьютерной графики
Различают 4 вида компьютерной графики.
фрактальное изображение ;
Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
3. Растровая графика и пиксель
Растровый файл состоит из точек, число которых определяется разрешением, измеряемым обычно в точках на дюйм (dpi) или на сантиметр (dpc). Пиксель (англ. Pixel – PICture’S Element) - это мельчайшая единица изображения в растровой графике. В ажным фактором, влияющим, с одной стороны, на качество вывода изображения, а с другой - на размер файла, является глубина цвета, т.е. число разрядов, отводимых для хранения информации о трех составляющих. Глубина цвета является информация о количестве цветов, закодированных в файле. Цвет каждого пиксела кодируется определенным числом бит (bit), то есть элементарных единиц информации, с которыми может иметь дело компьютер. Каждый бит может принимать два значения -- 1 или 0. В зависимости от того, сколько бит отведено для цвета каждого пиксела, возможно кодирование различного числа цветов. Нетрудно сообразить, что если для кодировки отвести лишь один бит, то каждый пиксел может быть либо белым (значение 1), либо черным (значение 0). Такое изображение называют монохромным (monochrome).
Трехмерная графика
Ее еще называют объектно-ориентированной. Это позволяет изменять как все элементы трехмерной сцены, так и каждый объект в отдельности. Применяется она при разработке дизайн-проектов интерьера, архитектурных объектов, в рекламе, при создании обучающих компьютерных программ, видео-роликов, наглядных изображений деталей и изделий в машиностроении и т. д. В трехмерной графике изображения (или персонажи) моделируются и перемещаются в виртуальном пространстве, в природной среде или в интерьере, а их анимация позволяет увидеть объект с любой точки, переместить в искусственно созданной среде и пространстве, разумеется, при сопровождении специальных эффектов. Эти свойства трехмерной графики позволяют создавать и кинопродукцию профессионального качества. Интересно, что в процессе разработки трехмерной графики и ее анимации человек выступает в качестве режиссера и оператора, поскольку ему приходится придумывать сюжет, содержание и композицию каждого кадра и распределять движение объекта или объектов сцены не только в пространстве, но и во времени. Что же требует трехмерная графика от человека? В первую очередь, умение моделировать различные формы и конструкции при помощи программных средств, а также знания ортогонального (прямоугольного) и центрального проецирования. Последнее называется перспективой.
Фрактальная графика
Этот вид компьютерной графики является на сегодняшний день одним из самых быстро развивающихся и перспективных. Математической основой фрактальной графики является фрактальная геометрия. В основу метода построения изображений во фрактальной графике положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников
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. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.
- (Windows Bitmap) разрабатывался фирмой Microsoft каксовместимый со всеми приложениями Windows.Это «чистый» растровый формат, где закодирован каждый пиксель,поэтому из всех растровых форматов это самый «тяжелый» (т.е. имеющий наибольший информационный объем).
Преимущества
: высокое качество изображений
: очень большой объем файла, что сильно затрудняет илиделает невозможным его хранение, передачу, особенно в Интерне
Формат JPEG
JPEG - ( J oint P hotographic E xperts G roup) – сжатый особым образом растровый файл (с потерей качества).JPEG ищет плавные цветовые переходы, обрабатывая квадратные блокисо стороной 8 пикселей. Вместо действительных значений JPEGхранит скорость изменения от пиксела к пикселу. Лишнюю, с еготочки зрения, слабо воспринимаемой человеческим глазом цветовуюинформацию он отбрасывает, усредняя некоторые значения. Чемвыше уровень сжатия, тем больше данных отбрасывается и тем нижекачество. Формат аппаратно независим. В JPEG следует сохранятьтолько конечный вариант работы, потому что каждое пересохранениеприводит к все новым потерям (отбрасыванию) данных ипревращения исходного изображения в кашу.
Преимущества
: высокое качество изображений при небольших размерах файла (сжатие рисунков в десятки и сотни раз). Самый распространенный формат, применяется для хранения фотографий, размещения полноцветных изображений в Интернет.
: не поддерживает прозрачность изображений, воз ни кно вен ие р азмыто сти из ображе ни я пи си льной сте пе ни сжа тия.
Формат GIF
GIF - ( G raphics I nterchange F ormat) – создан специально для передачиизображений в Интернет фирмой CompuServe.GIF может хранит изображения в режиме индексированных цветов (до256), т.е. переходя к формату GIF, мы уменьшаем число цветов и размер файла (в тех случаях, когда простая картинка не требует миллионов цветов). Сжатие файлов производится путем замены последовательности одинаковых символов одним, умноженным на число повторений (алгоритм LZW). Кроме того, файл GIF можетсодержать не одну, а несколько растровых картинок, которыеинтернетовские браузеры могут подгружать одну за другой суказанной в файле частотой. Это называется GIF-анимация.
Преимущества
: малый размер файла, поддержка прозрачности и анимации рисунков, самый популярный формат в Интернет (оформление Web – страниц, баннеры).
: основное ограничение использования GIF в малом количестве воспроизводимых цветов (до 256). Этого явно недостаточно для полиграфии.
Пример GIF – анимации
является стандартным форматом пакета Adobe Photoshop иотличается от большинства обычных растровых форматоввозможностью хранения слоев (layers). Формат поддерживает альфа-каналы, слои, контуры, прозрачность, векторные надписи и т. п.Прекрасно подойдет для переноса или хранения изображений,содержащих специфические, свойственные только Adobe Photoshop,элементы.Главный
Этот формат, созданный специально для использования в Интернет на смену GIF, сжимающий графическую информацию без потерькачества. В отличие от GIF сжимает растровые изображения нетолько по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает болеевысокую степень сжатия.Глубина цвета может быть любой, вплоть до 48 бит (RGB, для сравнения,- 24), поддерживается плавно переходящая прозрачность. В файлформата PNG записывается информация о гамма-коррекции. Гаммапредставляет собой некое число, характеризующее зависимостьяркости свечения экрана вашего монитора от напряжения наэлектродах кинескопа. Это число, считанное из файла, позволяетввести поправку яркости при отображении. Нужно оно для того,чтобы картинка, созданная на Мас'е, выглядела одинаково и на РС ина Silicon Graphics. Таким образом, эта особенность помогает реализации основной идеи WWW - одинакового отображенияинформации независимо от аппаратуры пользователя. Файлы PNGмогут делать все основные графические редакторы.
TGA
(Targa) – это имя графического адаптера фирмы Truevision, которыйвпервые использовал TGA-формат. Формат может хранитьизображения с глубиной цвета до 32 бит. Наряду со стандартнымитремя RGB - каналами TGA-файл имеет дополнительный альфа-каналдля представления информации о прозрачности изображения.Информация может быть сжата.Основное
достоинство –
формат используется программнымипродуктами многих известных в мире компьютерной графики фирм.
Формат TIFF
TIFF
(Tagged Image File Format) – аппаратно независимый формат TIFFна сегодняшний день является одним из самых распространенных инадежных, его поддерживают практически все программы на РС иMacintosh так или иначе связанные с графикой. TIFF является лучшимвыбором при импорте растровой графики в векторные программы ииздательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделейот монохромной до RGB, CMYK и дополнительных цветов Pantone.TIFF может сохранять векторы Photoshop'a, Alpha-каналы длясоздания масок в видеоклипах Adobe Premiere и массу другихдополнительных данных. Наибольшие проблемы обычно вызываетLZW-компрессия, иногда применяемая в TIFF'e. Ряд программ(например, QuarkXPress 3.x и Adobe Streamline) не умеют читатьтакие файлы, кроме того, они могут дольше выводиться на принтерыи фотонаборные автоматы. Только если файл комрессуется в 3-4 раза,получается выигрыш во времени вывода
- основной рабочий формат популярного пакета CorelDraw,являющимся неоспоримым лидером в классе векторных графических редакторов.Пользоваться CorelDraw чрезвычайно удобно, он имеет неоспоримоелидерство на платформе РС. Многие программы на РС (FreeHand,Illustrator, PageMaker, . ) могут импортировать файлы CDR. Начиная с7-ой версии CorelDraw в файлах стали применять компрессию длявекторов и растра отдельно, возможность внедрять шрифты, файлыCDR имеют огромное рабочее поле 45х45 метров (этот параметр важен для наружной рекламы); начиная с 4-й версии, поддерживается многостраничность.
Форматы векторной графики
Формат ALAI ( A dobe I llustrator) - поддерживают практически все программы,связанные с векторной графикой. Этот формат является наилучшим посредником при передаче изображений из одной программы в другую. В целом, несколько уступая CorelDRAW по иллюстративнымвозможностям, (может содержать в одном файле только однустраницу, имеет маленькое рабочее поле - этот параметр очень важендля наружной рекламы - всего 3х3 метра) тем не менее, он отличаетсянаибольшей стабильностью и совместимостью с языком PostScript, накоторый ориентируются практически все издательско- полиграфические приложения.
Родной формат Windows. Служит для передачи векторов через буферобмена (Clipboard). Понимается практически всеми программамиWindows, так или иначе связанными с векторной графикой. Однако,несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоватьсяформатом WMF стоит только в крайних случаях для передачи«голых» векторов. WMF искажает (!) цвет, не может сохранять рядпараметров, которые могут быть присвоены объектам в различныхвекторных редакторах.
Подведем итоги…
•формат BMP – очень качественная графика, но большой объем файла;•формат JPEG – наиболее подходящий для хранения качественныхизображений и фотографий, приемлемое соотношение качества и размера файла;•формат JPEG обычно используется для рисунков высокого качества,содержащих тысячи и миллионы цветов (до 16,7 миллионовоттенков);•Удобство использования рисунков JPEG заключается в том, что,изменяя качество рисунка, можно управлять степенью сжатия файла;•обозреватель способен загружать рисунки в формате JPEG только линейно, от верхней строки к нижней; •формат GIF наилучшим образом подходит для изображений, вкоторых содержится малое количество разных цветов;
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 № 1
Тема : Введение. Понятие о компьютерной графике
Компьютерная графика - это область информатики, которая охватывает все стороны формирования изображений с помощью компьютера. Появившись в 1950-х годах, она поначалу давала возможность выводить лишь несколько десятков отрезков на экране. В наши дни средства компьютерной графики позволяют создавать реалистические изображения, не уступающие фотографическим снимкам. Создано разнообразное аппаратное и программное обеспечение для получения изображений самого различного вида и назначения - от простых чертежей до реалистических образов естественных объектов. Компьютерная графика используется практически во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности восприятия и передачи информации. Применение ее для подготовки демонстрационных слайдов уже считается нормой. Трехмерные изображения используются в медицине (компьютерная томография), картографии, полиграфии, геофизике, ядерной физике и других областях. Телевидение и другие отрасли индустрии развлечений используют анимационные средства компьютерной графики (компьютерные игры, фильмы). Общепринятой практикой считается также использование компьютерного моделирования при обучении пилотов и представителей других профессий (тренажеры). Знание основ компьютерной графики сейчас необходимо и инженеру, и ученому.
Конечным результатом применения средств компьютерной графики является изображение, которое может использоваться для различных целей. Поскольку наибольшее количество информации человек получает с помощью зрения, уже в древние времена появились схемы и карты, используемые при строительстве, в географии и в астрономии.
Современная компьютерная графика - это достаточно сложная, основательно проработанная и разнообразная научно-техническая дисциплина. Некоторые ее разделы, такие как геометрические преобразования, способы описания кривых и поверхностей, к настоящему времени уже исследованы достаточно полно. Ряд областей продолжает активно развиваться: методы растрового сканирования, удаление невидимых линий и поверхностей, моделирование цвета и освещенности, текстурирование, создание эффекта прозрачности и полупрозрачности и др.
Сфера применения компьютерной графики включает четыре основных области.
1. Отображение информации
Проблема представления накопленной информации (например, данных о климатических изменениях за продолжительный период, о динамике популяций животного мира, об экологическом состоянии различных регионов и т.п.) лучше всего может быть решена посредством графического отображения.
Ни одна из областей современной науки не обходится без графического представления информации. Помимо визуализации результатов экспериментов и анализа данных натурных наблюдений существует обширная область математического моделирования процессов и явлений, которая просто немыслима без графического вывода. Например, описать процессы, протекающие в атмосфере или океане, без соответствующих наглядных картин течений или полей температуры практически невозможно. В геологии в результате обработки трехмерных натурных данных можно получить геометрию пластов, залегающих на большой глубине.
В медицине в настоящее время широко используются методы диагностики, использующие компьютерную визуализацию внутренних органов человека. Томография (в частности, ультразвуковое исследование) позволяет получить трехмерную информацию, которая затем подвергается математической обработке и выводится на экран. Помимо этого применяется и двумерная графика: энцефалограммы, миограммы, выводимые на экран компьютера или графопостроитель.
2. Проектирование
В строительстве и технике чертежи давно представляют собой основу проектирования новых сооружений или изделий. Процесс проектирования с необходимостью является итеративным, т.е. конструктор перебирает множество вариантов с целью выбора оптимального по каким-либо параметрам. Сегодня существуют развитые программные средства автоматизации проектно-конструкторских работ (САПР), позволяющие быстро создавать чертежи объектов, выполнять прочностные расчеты и т.п. Они дают возможность не только изобразить проекции изделия, но и рассмотреть его в объемном виде с различных сторон. Такие средства также чрезвычайно полезны для дизайнеров интерьера, ландшафта.
3. Моделирование
Под моделированием в данном случае понимается имитация различного рода ситуаций, возникающих, например, при полете самолета или космического аппарата, движении автомобиля и т.п. В английском языке это лучше всего передается термином simulation. Но моделирование используется не только при создании различного рода тренажеров. В телевизионной рекламе, в научно-популярных и других фильмах теперь синтезируются движущиеся объекты, визуально мало уступающие тем, которые могут быть получены с помощью кинокамеры. Кроме того, компьютерная графика предоставила киноиндустрии возможности создания спецэффектов, которые в прежние годы были попросту невозможны. В последние годы широко распространилась еще одна сфера применения компьютерной графики - создание виртуальной реальности.
4. Графический пользовательский интерфейс
На раннем этапе использования дисплеев как одного из устройств компьютерного вывода информации диалог "человек-компьютер" в основном осуществлялся в алфавитно-цифровом виде. Теперь же практически все системы программирования применяют графический интерфейс. Особенно впечатляюще выглядят разработки в области сети Internet. Существует множество различных программ-браузеров, реализующих в том или ином виде средства общения в сети, без которых доступ к ней трудно себе представить. Эти программы работают в различных операционных средах, но реализуют, по существу, одни и те же функции, включающие окна, баннеры, анимацию и т.д.Работа с компьютерной графикой – одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера. Создание изображений на ЭВМ экономично и выгодно в связи с тем, что цифровые изображения проще хранить, тиражировать, улучшать и компоновать с текстами или другими информационными средствами.
При работе с компьютерной графикой на ЭВМ можно использовать различные технологии: технологию создания двухмерных и трехмерных изображений; моделирование в растровых, векторных и 3D-редакторах; технологию обработки видеоинформации и мультимедийных объектов и др.
Профессиональная работа с компьютерной графикой начинается с ознакомления с технологиями двухмерной графики: растровыми редакторами
Adobe PhotoShop и Adobe ImageReady; векторными редакторами CorelDraw и Adobe Illustrator. При этом формируются навыки создания изображений, работы с цветом, материалами и различными спецэффектами.
Компьютерная графика может быть мощным инструментом для создания и поддержки визуального решения проблем, и интерактивность играет центральную роль в развитии творчества пользователей компьютеров. Этот курс познакомит обучающихся с различными алгоритмами и интерактивными инструментами компьютерной графики.
- О курсе
- Формат
- Требования
- Программа курса
- Результаты обучения
- Формируемые компетенции
- Направления подготовки
Формируемые компетенции
ПК-1 - владеет навыками разработки моделей компонентов информационных систем, включая модели баз данных и модели и интерфейсов «человек – электронно-вычислительная машина»;
ПК-2 - владеет навыками разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования;
ППК2 - владеет навыками и способностью сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем;
ППК3 - владеет навыками и способностью проверять техническое состояние вычислительного оборудования и осуществлять необходимые профилактические процедуры.
Требования
Желательно – базовые знания по объектно-ориентированному программированию.
О курсе
Дисциплина «Инженерная и компьютерная графика» предназначена для обучения методам изображения предметов и общим правилам черчения, в том числе с применением компьютерных технологий.
Целями освоения дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» являются:
- Развитие образного, пространственного мышления, способностей к анализу и синтезу геометрических форм;
- Овладение методами построения плоских проекционных моделей трехмерного пространства и методами геометрического моделирования, алгоритмами преобразования проекционных моделей и алгоритмами решения позиционных и метрических задач;
- Выработка умений выражать свойства пространственных объектов и отношений между ними средствами геометрической модели, разработки конструкторской документации с использованием компьютерных технологий;
- Изучение основных принципов и методов геометрического моделирования и методологии разработки графических приложений;
- Формирование навыков использования универсальных графических систем для разработки и редактирования чертежей с использованием трехмерного компьютерного моделирования, автоматизации проектирования применительно к разработке и выполнению конструкторской документации.
Программа курса
Курс «Инженерная и компьютерная графика» включает восемнадцать тем, объединенных в девять разделов (модулей):
- Области применения компьютерной графики. Классификация, обзор и тенденции построения современных графических систем.
- Основные принципы и функциональные возможности современных графических систем.
- Стандарты в области разработки графических систем.
- Технические средства компьютерной графики.
- 2D и 3D моделирование, способы и форматы создания, хранения, ввода и вывода графической информации.
- Системы координат, типы преобразований графической информации.
- Виды геометрических моделей их свойства, параметризация моделей; геометрические операции над моделями.
- Геометрические операции над моделями.
- Алгоритмы визуализации: отсечения, развертки, удаления невидимых линий и поверхностей, закраски.
Формат
Каждая тема включает лекционный материал, презентации, разбор задач, а ряд тем – выполнение лабораторных работ, контрольные вопросы и задания, позволяющие аттестовать слушателей. Каждая тема начинается с видеолекции.
Читайте также: