Информатика. 10 класс

Урок 16. Обработка графической информации

На уроках информатики еще в 8 и 9 классе вы не раз работали с графической информацией. Именно тогда вы познакомились с основными видами компьютерных программ, предназначенных для создания и обработки изображений. Давайте вспомним о них:

— Графические редакторы, с их помощью создаются и редактируются рисунки в цифровом представлении.

— Программы обработки фотоизображений, они позволяют добавить изображению яркость и контрастность, отретушировать изображение, устранив какие-либо недостатки, создать разнообразные эффекты.

— Программы, позволяющие объединить текст и рисунки, формировать из них макет книги или журнала, такие программы называются программами компьютерной верстки.

— Программы создания презентаций, графическое и звуковое сопровождение.

Цели и задачи урока

— Научиться классифицировать компьютерную графику.

— Выполнять преобразование растровых изображений с целью оптимизации размера изображения, корректировки цветовых кривых, яркости, контрастности.

— Осуществлять фильтрацию изображений средствами графического редактора.

На уроке вы узнаете:

— Как преобразуются растровые изображения.

— Что такое оптимизация размера изображения, корректировка цветовых кривых, яркости, контрастности.

— Как фильтруется изображение средствами графического редактора.

По способу создания можно выделить следующие классы объектов компьютерной графики: двумерные, трехмерные изображения и анимация. При этом двумерная графика разделяется на растровую, векторную и фрактальную. Давайте более подробнее остановимся на двумерных изображениях.

Растровое графическое изображение состоит из отдельных маленьких прямоугольников – пикселей. Размеры таких прямоугольников настолько малы, что при просмотре в обычном масштабе неразличимы. Проблема таких изображений возникает при увеличении масштаба. Чаще всего растровая графика используется в полиграфических и электронных изданиях, так как позволяет качественно и четко передать оттенки цветов и плавные переходы от одного цвета к другому.

Чтобы изображение не теряло качество необходимо правильно выбирать разрешение под масштаб. Соотношение желательного разрешения и масштаба изображения вы можете посмотреть в таблице.

Работать с растровыми изображениями возможно, используя разнообразные графические редакторы: Paint, Adobe Photoshop, GIMP и другие

Важной особенностью мощных графических редакторов является механизм слоев. Заключается он в том, что отдельные фрагменты изображения выделяются на отдельные слои, что сильно облегчает работу с изображением. Давайте опишем типы слоев.

Когда создается новое изображение, то создается слой под названием ФОН. На нем не может быть прозрачных участков, и он всегда является нижним слоем

Далее на этот слой накладываются так называемые ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫЕ СЛОИ, на которых создаются фрагменты рисунка, а остальная часть слоя остается прозрачной.

Особый вид слоя — КОРРЕКТИРУЮЩИЙ СЛОЙ. Они могут работать как маски, пропуская только ту часть фрагмента, которую вам необходимо, или могут применять различные эффекты к определенным слоям, осуществлять тоновую или цветовую корректировку. Давайте более подробно остановимся на такой корректировке.

Корректировка — это изменение характеристик изображения, позволяющее добиться нужного качества.

Если изображение оказывается нечетким, то коррекция будет происходить с контрастностью и яркостью.

Контраст — это степень тонового различия между областями изображения.

Яркость — это характеристика цвета, определяющая его интенсивность. Фактически это количество пикселей данного цветового оттенка. Более подробно о таких корректировках мы поговорим в интерактивном элементе.

Для разнообразных художественных эффектов в мощных графических редакторах созданы фильтры, позволяющие автоматически произвести корректировку изображений по вашему усмотрению. Все эти фильтры используются для очистки и ретуширования фотографий, применения специальных художественных эффектов, которые придают изображению вид наброска или картины в импрессионистском стиле, а также специфических трансформаций с использованием эффектов искажения и освещения. Все фильтры обычно содержатся в меню «Фильтр». Некоторые фильтры, поставляемые сторонними разработчиками, доступны в виде внешних модулей.

Векторная графика создает изображение из геометрических примитивов: отрезков, дуг, окружностей, эллипсов, многоугольников и кривых Безье.

Объекты векторной графики накладываются друг на друга, образуя слои. Такая графика позволяет без потерь качества масштабировать, поворачивать и трансформировать векторное изображение.

Основными программами, работающими с векторной графикой, являются:

CoralDraw и Inkscape.

Еще одним видом графики является фрактал. В его основе лежит простая идея: бесконечное по красоте и разнообразию множество фигур можно получить из относительно простых конструкций при помощи двух операций – копирования и масштабирования.

Какая графика использовалась для получения изображения:

Первое изображение получено копированием и масштабированием изображений — значит фрактальная.

Второе изображение можно составить из геометрических примитивов — значит векторная.

Третье изображение передает все оттенки цвета и переходы между ними — значит растровая.

Зная, что рекомендованное разрешение для изображения масштабом 10×15 см является 1200×1700 пикселей. Найдите рекомендованное разрешение для изображения масштаба 4×6 см.

Решение: Так как размер изображения уменьшен в 5 раз, то разрешение возможно также уменьшить в 5 раз без потери качества, а значит 480×680.

Расставьте картинки по увеличению яркости:

а) б) в) г)

При решении задачи необходимо смотреть на интенсивность цветов. Самая маленькая интенсивность будет на рисунке в), далее а), затем г) и после б)

Список обязательной и дополнительной литература для углубленного изучения темы:

Компьютерная графика как вид искусства

Цифровая живопись — создание электронных изображений, осуществляемое не путём рендеринга компьютерных моделей, а за счёт использования человеком компьютерных имитаций традиционных инструментов художника.

Содержание

Общая информация

Создание рисунка/картины от начала и до конца на компьютере — относительно новое направление в изобразительном искусстве. Точную дату создания первого компьютерного рисунка устанавливать нет смысла (можно погрязнуть в определении того, что является достаточно художественным и серьёзным для рисунка как такового); однако примерная дата широкого появления впечатляющих и красочных работ, выполненных на ПК — 1995—1996 годы (на эту дату приходится появление и широкое распространение относительно доступных по цене SVGA-мониторов и видеокарт, способных отображать 16,7 млн цветов). Компьютер в цифровой живописи — это такой же инструмент, как и кисть с мольбертом. Для того, чтобы хорошо рисовать на компьютере также необходимо знать и уметь применять все накопленные поколениями художников знания и опыт (перспектива, воздушная перспектива, цветовой круг, блики, рефлексы и т. д.).

Место компьютерной графики в виртуальном искусстве

Компьютерная графика стимулирует разработку виртуальной культуры XXI века. К феномену Виртуальности обращаются многие исследователи (Якимович, Маньковская, Рубцова). Они отмечают, что Виртуальная реальность активно воздействует на эстетику реального мира, порождая компьютерную эстетику, при этом наблюдается некий контраст высокотехнического инструмента и эстетики и определяется эффект сказочных возможностей творить на экране волшебный мир образов. Виртуальная реальность — технология, которая зародилась в 60-х гг. XX века на стыке исследований в области трехмерной компьютерной графики и человеко-машинного взаимодействия. Целью разработчиков виртуальной реальности было создание максимально естественного интерфейса, устранение «зазора» между человеком и компьютером. Виртуальная реальность направлена на симуляцию чувственных данных, которые формируют «как бы реальный» опыт. При всем разнообразии систем виртуальная реальность объединяет производимый эффект — эффект погружения. Он заключается в том, что пользователь перестает ощущать себя внешним наблюдателем и включается в виртуальное окружение, начинает воспринимать его «как настоящее» (или «почти как настоящее»). Всплеск общественного интереса к виртуальной реальности приходится на начало 90-х гг. XX века. К началу XXI века виртуальная реальность достигла высокого уровня технологичности и получила широкое распространение во многих областях человеческой деятельности, в том числе и в изобразительном искусстве. Виртуальная реальность — не просто «очередная компьютерная технология», виртуальная реальность принадлежит к тем знаковым достижениям науки и техники, с появлением которых связывают изменения во многих областях человеческой деятельности, в массовом сознании. Виртуальная реальность обнаруживает глубокие связи с пластическими и исполнительскими искусствами, становится важным фактором модернизации и развития их языка. Виртуальная реальность заставляет переосмыслить проблему соотношения символа и образа, конкретно-чувственного и абстрактно-рассудочного познания, переопределить роль воображения и фантазии. Виртуальную реальность можно рассматривать как новую технику репрезентации, которая в ближайшем будущем будет во многом определять наш эстетический опыт. Виртуальная реальность — это технология конструирования искусственных миров, которые могут поспорить по достоверности с миром реальным. Виртуальная реальность настойчиво предлагает сформулировать заново извечные вопросы. Каждая технология — это воплощение идеологии общества или, скорее, — идеологические инвестиции общества в собственное ближайшее будущее. Поэтому виртуальная реальность можно рассматривать не только как фактор масштабных изменений, но и как выражение современных культурных тенденций. Таким образом, виртуальная реальность становится метафорой при рассмотрении актуального состояния культуры и искусства, которая служит инструментом. В теоретическом плане виртуальная реальность — одно из сравнительно новых понятий неклассической эстетики. Эстетика виртуальности концептуально шире постмодернистской эстетики. В центре ее интересов — не «третья реальность» постмодернистских художественных симулякров, пародийно копирующих «вторую реальность» классического искусства, но виртуальные артефакты как компьютерные двойники действительности, иллюзорно-чувственная квазиреальность. Виртуальный артефакт — автономизированный симулякр, чья мнимая реальность отторгает образность, полностью порывая с референциальностью. В нем как бы материализуются идеи Ж. Деррида об исчезновении означаемого, его замене правилами языковых игр. В виртуальном мире эта тема получает свое логическое продолжение. Взаимопереходы бытия и небытия в виртуальном искусстве свидетельствуют не только о художественном, но и о философском, этическом сдвиге, связанном с освобождением от парадигмы причинно-следственных связей. В виртуальном мире возможность начать все сначала не ограничены: шанс «жизни наоборот» связан с отсутствием точек невозврата, исчезновением логистической кривой. Виртуальная реальность используется в архитектуре и строительстве. Например, группа архитектурного моделирования Калифорнийского университета занимается трехмерной моделью Лос -Анжелеса. Эта модель позволяет оценить, как новое здание впишется в окружение, посмотреть на еще не построенный дом с разных точек зрения, виртуальная реальность может использоваться для воссоздания архитектурного облика исторических мест. Карл Лоеффлер, ученый из университета Карнеги — Мемона, возглавил группу ученых, которая создала «Виртуальные Помпеи» для Археологического института Америки.

Имитация традиционной живописи и графики средствами компьютерной графики

Искусство XXI века — это искусство культуры постмодернизма. Постмодернизм занимает прочные позиции в архитектуре и в изобразительном искусстве. Это связанно с радикальной переоценкой ценностей авангарда и реалистического направления в искусстве. Изобразительное искусство постмодернизма провозгласило лозунг «открытого искусства», которое свободно взаимодействует со всеми старыми и новыми стилями: классической и модернистской живописью, традиционной графикой в создании художественных образов. С помощью художественных образов искусство передает идеи в единстве содержания и формы. Однако художественный образ предстает совершенно различным в разных видах искусства. Каждый вид искусства обладает своей спецификой, ставит собственные задачи и создает для их решения свои средства и приемы. Любое искусство имеет свой собственный язык и определенное своеобразие художественных возможностей. Возможности современных компьютерных технологий и графических программ позволяет художнику создавать цифровую живопись. Цифровая живопись предлагает художнику более широкий арсенал творческих возможностей: от создания абстрактных композиций до создания сложных жанровых произведений, присущих традиционной графике и живописи, с использованием двухмерной и трёхмерной компьютерной графики. Цифровая живопись — создание электронных изображений, осуществляемое не путём рендеринга компьютерных моделей, а за счёт использования человеком компьютерных имитаций традиционных инструментов художника. Растровая графика — наиболее понятная и доступная художнику технология — компьютерная интерпретация рисования и живописи. Методы работы в растровой графике максимально близки к классическим. Компьютерная живопись по своему содержанию и форме, задачам и методам имеет много общего с искусством живописи. Живопись и графика в отличие от других видов изобразительного искусства (например, скульптуры, произведения которой создаются реальными объемами) имеют в своем распоряжении плоскость (холст, бумагу, стену). Многие поколения художников вырабатывали способы, приемы, позволяющие живописцу и графику на этой плоскости создавать изображение, кажущееся реальным, с развитием графических программ все данные способы воспроизводятся компьютером, а рабочею плоскость для компьютерной графики заменил монитор компьютера, но законченный результат работы выводится на бумагу, а с использованием дополнительных технологий — на холст. Гак, на двухмерной плоскости создается иллюзия трехмерного изображения, и это один из присущих живописному и графическому искусству признаков, нужно заметить, что компьютерная графика предоставляет более широкий спектр возможностей, чем традиционная графика: при помощи 3D графики можно создавать реальные трехмерные объекты. Существует еще целый ряд общих для компьютерной графики и живописи признаков. Растровая и фрактальная графика позволяет создавать имитацию живописи, однако, несмотря на значительное сходство, истинные компьютерные произведения нельзя создать с помощью красок. Более того, компьютерная графика достигает бесконечного цветового решения многослойности и иллюзорного нематериального колорита достаточно простыми техническими средствами. В компьютерной живописи, также как и в традиционной, цвет является основным изобразительным средством, и именно при помощи цвета достигается художественное изображение предметного мира. Цвет как один из самых существенных признаков окружающей нас среды положен в основу искусства живописи. Многочисленные сочетания цвета, его тончайшие изменения, его эмоциональное воздействие и является важнейшим средством для живописца. Колористические возможности компьютерной живописи- разнообразны и позволяют решать очень широкие задачи. Именно поэтому для специалистов в области компьютерных искусств вывод экранного изображения на плоттеры, принтеры, слайды и фотографии выглядит как шаг назад по сравнению с компьютерным изображением: компьютерная графика должна оставаться на мониторе. Одно и то же изображение на мониторе и на листе бумаги обладают разным по мощности эмоциональным воздействием. Художники создали компьютерный аналог кисти и карандаша в виде планшетов с ручками, более привычными, чем мышь или трекбол. Такое рисование практически не отличается от традиционного, подчиняясь тем же законам и принципам. Видоизменились только инструменты и носители. По-прежнему нужно владеть рисунком, цветом, композицией, но компьютер дает еще и иные возможности: можно знание и умение художника, его логику, действие художественных принципов «запрограммировать». По аналогии с работой художника компьютерные технологии содержат художественные инструменты, такие, как кисть, карандаш, уголь, сангина, перо, пастель. Работа каждым материалом-инструментом имеет свои особенности, как в нанесении мазка, так и в логике его применения. Например, работа плоской щетинной кистью большого размера. Плотный мазок во всю ширину кисти, скошенный мазок (один край кисти прижат и акцентирован, другой край скользит и как бы размазан с выявлением текстуры, как щетины, так и холста), боковой мазок (не шириной, а толщиной кисти), скользящий, зигзагообразный и другие. Количество краски на кисти придаст фактуре дополнительное многообразие. Все это многообразие обеспечивают фильтры типа Импрессионист. Следующий пример: техника «уголь». Здесь применены стандартные фильтры, но не как конкретные, а как создающие необходимые в данный момент артефакты. На каждом этапе работа нескольких фильтров осуществляется последовательно до получения нужного на этапе эффекта.

Matte Painting

Matte Painting («Маскировка»), (точного перевода термина на русский язык не имеется, на профессиональном жаргоне называется «Мэт-пэйнтинг» или «Мэт-пэйнт») — так называют крупномасштабные рисованные изображения, используемые в кинематографе, на телевидении и в производстве компьютерных игр для создания в кадре иллюзии окружающей среды, которую по каким-либо причинам невозможно заснять натурой или воспроизвести с помощью материальных декораций. Главная задача специалистов по Matte Painting состоит в фотореалистичности получившихся изображений, с тем, чтобы они органично сочетались с натурными съёмками.

Классификация компьютерной графики

1. пассивная или не интерактивная – это организация работы графической системы, при которой дисплей используется только для вывода изображения под управлением программы без вмешательства пользователя. Графическое представление после получения не может быть изменено.

2. активная или интерактивная (динамическая, диалоговая) – это воспроизведение на экране изображений под управлением пользователя.

В зависимости от способа формирования изображения

растровая графика – это графика, в которой изображение представляется двумерным массивом точек, которые являются элементами растра. Растр – это двумерный массив точек (пикселей), упорядоченных в строки и столбцы, предназначенных для представления изображения путем окраски каждой точки в определенный цвет.

2. векторная графика – метод построения изображений, в котором используются математические описания для определения положения, длины и координаты выводимых линий.

3. фрактальная графика – напрямую связана с векторной. Как и векторная, фрактальная графика вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся.

4. 3D-графика.

В зависимости от цветового охвата различают черно-белую и цветную графики.

В зависимости от способов показа изображения

1. иллюстративная графика – способ изображения графического материала.

2. демонстративная графика – связана с динамическими объектами.

Технологии изображения динамических объектов используют три основных способа:

1. рисование – стирание;

3. динамические образы.

Средства создания и обработки демонстративной графики подразделяют на анимацию (двухмерную и трехмерную), обработку и вывод живого видео и разнообразные специальные обработчики видеоматериалов.

В зависимости от способов применения

1. научная графика – вывод графиков на плоскости и в пространстве, решение систем уравнений, графическая интерпретация (MathCAD).

2. инженерная графика (системы автоматизации проектных работ) – различные применения в машиностроении, в проектировании печатных плат, архитектуре и т. д.

3. деловая графика – построение графиков, диаграмм, создание рекламных роликов, демонстраторов.

Деловая графика

Понятие деловой графики включает методы и средства графической интерпретации научной и деловой информации: таблицы, схемы, диаграммы, иллюстрации, чертежи.

Среди программных средств КГ особое место занимают средства деловой графики. Они предназначены для создания иллюстраций при подготовке отчетной документации, статистических сводок и других иллюстративных материалов. Программные средства деловой графики включаются в состав текстовых и табличных процессоров.

В среде MS Office имеются встроенные инструменты для создания деловой графики: графический редактор Paint, средство MS Graph, диаграммы MS Excel.

Виды компьютерной графики

Несмотря на то, что для работы с КГ существует множество классов программного обеспечения, выделяют всего три вида КГ: растровую, векторную и фрактальную графику. Они различаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровая графика применяется при разработке электронных и полиграфических изданий.

Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели сканируют иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображения, сколько на их обработку. В Интернете, в основном, применяются растровые иллюстрации.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот 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 намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.

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.

Растровая графика. Основным элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселом. Отличительными особенностями пиксела являются его однородность (все пикселы по размеру одинаковы) и неделимость (пиксел не содержит более мелких пикселов). В зависимости от того, на какое графическое разрешение экрана настроена операционная система компьютера, на экране могут размещаться изображения, имеющие 640х480, 800х600, 1024х768 и более пикселов.

С размером изображения непосредственно связано его разрешение. Этот параметр измеряется в точках на дюйм (dots per inch — dpi). У монитора с диагональю 15 дюймов размер изображения на экране составляет примерно 28х21 см. Зная, что в 1 дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800х600 пикселов разрешение экранного изображения равно 72 dpi.

При печати разрешение должно быть намного выше. Полиграфическая печать полноцветного изображения требует разрешения не менее 300 dpi. Стандартный фотоснимок размером 10х15 см должен содержать примерно 1000х1500 пикселов.

Цвет любого пиксела растрового изображения запоминается в компьютере с помощью комбинации битов. Чем больше битов, тем больше оттенков цветов можно получить. Число битов, используемых компьютером для любого пиксела, называется битовой глубиной пиксела. Наиболее простое растровое изображение, состоящее из пикселов имеющих только два цвета – черный и белый, называется однобитовыми изображениями. Число доступных цветов или градаций серого цвета равно 2 в степени равной количеству битов в пикселе. Цвета, описываемые 24 битами, обеспечивают более 16 миллионов доступных цветов и их называют естественными цветами.

Растровые изображения обладают множеством характеристик, которые должны быть организованы и фиксированы компьютером. Размеры изображения и расположение пикселов в нем это две основные характеристики, которые файл растровых изображений должен сохранить, чтобы создать картинку. Даже если испорчена информация о цвете любого пиксела и любых других характеристиках компьютер все равно сможет воссоздать версию рисунка, если будет знать, как расположены все его пикселы. Пиксел сам по себе не обладает размером, он всего лишь область памяти компьютера, хранящая информацию о цвете, поэтому коэффициент прямоугольности изображения (определяет количество пикселов матрицы рисунка по горизонтали и по вертикали) не соответствует никакой реальной размерности. Зная только коэффициент прямоугольности изображения с некоторой разрешающей способностью можно определить настоящие размеры рисунка.называется овое изображение состоит из пикселов имеющих тлько два цвета — черный села. в. по вертикали. координаты выводимых ли

Разрешающая способность растра – это просто число элементов (пиксел) заданной области (дюйм). Файлы растровой графики занимают большое количество памяти компьютера. Наибольшее влияние на количество памяти оказывают три фактора:

2. битовая глубина цвета;

3. формат файла, используемый для хранения изображения.

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;

4. аппаратная зависимость – причина многих погрешностей;

5. отсутствие объектов.

Векторная графика. Если в растровой графике основным элементом изображения является точка, то в векторной графике – линия (при этом неважно, прямая это линия или кривая).

Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку она представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, изменяются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

Линия– это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные (например, объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как 12 связанных линий, либо как 6 связанных четырехугольников). Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

П р и м е р. В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать в виде

x3+a1y3+a2x2y+a3xy2+a4x2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+a9=0.

Видно, что для записи достаточно девяти параметров. Для задания отрезка кривой третьего порядка надо иметь на два параметра больше. Если добавить к ним параметры, выражающие такие свойства линии, как толщина, цвет, характер и прочее, то для хранения одного объекта достаточно будет 20-30 байтов оперативной памяти. Достаточно сложные композиции, насчитывающие тысячи объектов, расходуют лишь десятки и сотни Кбайт.

Как и все объекты, линии имеют свойства: форма линии, ее толщина, цвет, характер (сплошная, пунктирная и т. п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Заметим, что объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер.

Представление о программных средах компьютерной графики и черчения

Компьютерная графика — раздел информатики, предметом которого является работа на компьютере с графическими изображениями (рисунками, чертежами, фотографиями, видеокадрами и пр.).

Графический редактор — прикладная программа, предназначенная для создания, редактирования и просмотра графических изображений на компьютере.

Виды компьютерной графики:

1. Растровая
2. Векторная
3. Фрактальная

Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровая графика

Применяется при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Для этого сканируют иллюстрации, фотографии, вводятся изображения с цифровых фотоаппаратов.

Растровое изображение – это своего рода мозаика, только вместо кусочков мозаики точки.

Основной элемент растрового экранного изображения – точка, называемая пикселем. Чтобы увидеть эти точки, нужно многократно увеличить изображение.

Растр (от англ. raster) – представление изображения в виде двумерного массива точек (пикселов), упорядоченных в ряды и столбцы

Для каждой точки изображения отводится одна или несколько ячеек памяти. Чем больше растровое изображение, тем больше памяти оно занимает.

Свойства растровой графики:

1. Большие объемы данных, которые нужно хранить и обрабатывать.
2. Невозможность увеличения изображения для рассмотрения деталей. Этот эффект называется пикселизацией

Важная характеристика экранного изображения – разрешение (resolution).

Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на данное изображение. Оно измеряется в пикселях на дюйм (dots per inch) – dpi. Чем выше разрешение, тем качественнее изображение, но больше его файл. За норму принимается 72 пикселя на дюйм (экранное разрешение). Экран и печатающее устройство имеют свои собственные разрешения.

Файлы с форматами растрового типа: имеют расширения: *.bmp, *.pcx, *.gif , *.msp , *.img

Графический редактор Paint

Главные функции редактора:

• создание графических изображений;
• их редактирование.

Под редактированием понимают ввод изменений, исправлений и дополнений. Редактировать можно созданные изображения, а также готовые, в том числе и сканированные. Можно редактировать и изображение, скопированное через буфер обмена из другого приложения. Изображения можно масштабировать, вращать, растягивать. Их также можно сохранять в виде обоев рабочего стола.

Запуск Графического редактора Paint:

• для запуска Paint щёлкнуть на кнопке Пуск и выбрать Программы |

Стандартные | Графический редактор Paint

Инструменты, представляемые редактором Paint (рис. 1):

Выделение и Выделение произвольной области – выделяют весь рисунок или его фрагмент, для последующих операций.

Ластик/Цветной ластик – стирает либо все подряд (Ластик), либо только выбранный цвет.

Заливка – закрашивает выбранным цветом замкнутый участок рисунка.

Выбор цветов – позволяет уточнить тот или иной цвет в рисунке.

Масштаб – позволяет увеличить или уменьшить рисунок.

Карандаш – имитирует карандаш любого цвета.

Кисть – имитирует кисть любого цвета и формы.

Распылитель (аэрозольный баллончик) – имитирует распылитель любого цвета.

Надпись – позволяет вводить текст, который затем становится рисунком.

Линия, Кривая линия – позволяет рисовать прямые линии (Линия), и кривые (Кривая линия).

Прямоугольник, Многоугольник, Эллипс, Скругленный прямоугольник – эти инструменты позволяют рисовать соответствующие фигуры любого цвета и размера.

Чтобы воспользоваться инструментом, необходимо щелкнуть мышкой по значку с инструментом, затем перевести курсор мышки на поле для рисования, нажать и удерживать левую кнопку мышки.

Инструмент выбирается щелчком левой кнопки мыши по изображению инструмента (значку). Признак выбранного инструмента — «утопленная» кнопка с его изображением.

Палитра цветов (рис. 2)

Если палитра отсутствует на экране, вызовите её командой Вид – Палитра (рис. 2). Найдите область, которая отражает текущий цвет . Верхний квадрат – это текущий цвет, т.е. цвет которым рисуем, он выбирается левой кнопкой мыши, а цвет фона (нижний квадрат) – правой кнопкой мыши. Для изменения оттенков цветов нужно зайти в меню Палитра – Изменить палитру.

Векторная графика

Векторная графика используется для создания иллюстраций. Используется в рекламе, дизайнерских бюро, редакциях, конструкторских бюро. С помощью векторной графики могут создаваться высокохудожественные произведения, но их создание очень сложно. Элементарный объект векторной графики – линия. Все в векторной иллюстрации состоит из линий. Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении. Объем памяти, занимаемый линией, не зависит от её размеров, так как линия представляется в виде формулы, а векторную графику называют вычисляемой графикой

Как и все объекты линии имеют свойства. К ним относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.д.).

Свойства векторной графики

1. Замкнутые линии имеют свойства заполнения цветом, текстурой, картой.
2. В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. Если линии задана толщина 0,15 мм, то как бы не увеличивали или уменьшали рисунок, эта линия будет иметь такую толщину. При распечатке изображения толщина линий сохраняется. Увеличивая изображение, можно подробно рассмотреть его детали, при этом качество не ухудшается.

Векторный редактор, встроенный в текстовый редактор MS Word

В текстовом редакторе VS Word создание векторных рисунков производится с использованием панели инструментов Рисование .

Для того, чтобы панель Рисование отображалась необходимо выполнить команду Вид/Панели инструментов/Рисование.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

1. Действия
2. Выбор объектов
3. Свободное вращение
4. Автофигуры
5. Линия
6. Стрелка
7. Прямоугольник
8. Овал
9. Надпись
10. Добавить объект WordArt

11 Вставка картинок

12 Цвет заливки

1. Цвет линий
2. Цвет шрифта
3. Тип линии
4. Тип штриха
5. Вид стрелок
6. Тень
7. Объем

Основные операции

Основные операции над векторными изображениями – копирование, вырезка, вставка, удаление и перемещение – выполняются так же, как и для текстовых фрагментов. Единственное различие с растровыми изображениями – это выделение графического объекта, которое выполняется щелчком левой кнопкой мыши по этому объекту.

Изменение размеров объекта

1. Выделить объект
2. Удерживая указатель на ключевой точке (белые точки), изменить размеры объекта

1. Для копирования необходимо выделить объект
2. Выбрать в меню команд – Копировать
3. Выбрать в меню команд – Вставить

1. Для удаления необходимо выделить объект
2. Нажать клавишу delete

Вращение и наклон

1. Выделить объект
2. Удерживая указатель Вращения повернуть объект (зеленая точка свободного вращения)
3. Удерживая точки Наклона (желтые точки), изменить положение объекта

1. Выделить объект
2. Выбрать в меню команду – Рисование – Повернуть/ Отразить:

• Отразить слева направо
• Отразить сверху вниз

Можно сначала объект вращать, а затем отразить

1. Выделить объект
2. Выбрать в меню команд – Рисование – Повернуть/ Отразить:

• Повернуть влево на 90°
• Повернуть вправо на 90°

Поворот и Отражение можно выполнить и Свободным вращением

Группирование

Группировка – это объединение нескольких графических объектов в одну целостную группу.

1. Нажать кнопку Выбор объекта
2. Выделить все объекты
3. Рисование → Группировать

Разгруппирование

Разгруппирование– это разделение одного графического объекта на несколько графических.

1. Выделить объект
2. Рисование → Разруппировать (Необходимо, например, чтобы выполнить заливку разных фрагментов)

Порядок расположения объектов

Для создания различного расположения объектов используется команда

Рисование — Порядок (или щелчком правой кнопки вызвать контекстное меню):

• На задний план
• На передний план
• Переместить вперёд
• Переместить назад

Порядок расположения объектов и текста

Для создания различного расположения объектов и текста используется команда

Рисование — Порядок (или щелчком правой кнопки вызвать контекстное меню):

• Поместить перед текстом
• Поместить за текстом

Фрактальная графика

Фрактальная графика основана на автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальных изображений основано не в рисовании, а в программировании. Фрактальная графика редко используется в печатных или электронных документах.

Фрактальная графика, как и векторная — вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Все изображение строится по уравнению, поэтому ничего, кроме самого уравнения, в памяти хранить не надо.

Фигура, элементарные части которой повторяют свойства своих родительских структур, называется фрактальной. Простейшим фрактальным объектом является треугольник.

Фрактальными свойства обладают многие объекты живой и неживой природы. Фрактальным объектом является многократно увеличенная снежинка. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений.

К видам компьютерной графики относятся

Компьютерная графика — это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.
Работа с компьютерной графикой — одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агенствам, но часто обходятся собственными силами и доступными программными средствами.
Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистких коллективов, выпускающих программы массового применения.
Основные трудозатраты в работе редакций и издательств тоже составляют художественные и оформительские работы с графическими прораммами.
Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернета и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую &quotпаутину&quot миллионы &quotдомашних страниц&quot. У страницы, оформленной без компьютерной графики мало шансов привлечь к себе массовое внимание.

Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт.
Основные области 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.

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. Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и «движущихся картинок». 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.

Мультимедиа — это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.