Способность компьютерной графики быть многозначной, необычной и символичной, скрывать некие смыслы за иносказательной формой имеет большую дидактическую ценность. Применение графики в учебных компьютерных системах не только позволяет увеличить скорость передачи информации и повысить уровень ее понимания, но и способствует развитию образного мышления. Большое образовательное и психологическое значение имеет и тот факт, что цвет графических изображений воздействует на мысли и чувства, стимулируя воображение. Глубина, тональность и насыщенность красок способны оказать глубокое воздействие на психику человека. Графика, как и другие формы искусства, основанного на принципах гармонии, обладает способностью активизировать или расслаблять человека, снимать стрессы и стимулировать разум к сознательной творческой деятельности (КОДЖАСПИРОВА Г. М., ПЕТРОВ К. В. Технические средства обучения и методика их использования : учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Изд. центр «Академия», 2005)
1. Компьютерная графика и её разновидности
ГРАФИКА (греч. graphike - от grapho - пишу), вид изобразительного искусства, включающий рисунок и печатные художественные изображения (гравюра, литография, монотипия и др.), основанные на искусстве рисунка, но обладающие собственными изобразительными средствами и выразительными возможностями. (Большой энциклопедический словарь).
Слово графика означает изображение линиями, штрихами, точками.
Графика во многих случаях является подготовительной стадией для других искусств (в качестве эскиза, наброска, проекта, чертежа), и в то же время графика - популяризатор произведений других искусств (так называемая репродукционная графика).
|
|
|
Компьютерная графика - раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощи компьютерной техники. Компьютерная графика - использование вычислительной техники для создания графических изображений, их отображения различными средствами и манипулирования ими.
Цифровым может быть названо изображение, созданное с помощью специальной компьютерной программы - графического редактора. Это может быть слайд, рисунок, фотография и т.д. Создать подобное изображение можно с помощью сканера, цифрового фотоаппарата либо создать в графическом редакторе (Adobe Photoshop, CorelDraw, Paint и т.д.).
Сферы применения компьютерной графики
Научная графика – это направление появилось самым первым. Назначение - визуализация (наглядное изображение) объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчётов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов.
Деловая графика – область компьютерной графики, предназначенная для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений. Плановые показатели, отчётная документация, статические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Чаще всего это графики, круговые и столбчатые диаграммы.
Конструкторская графика – используется в работе инженеров-конструкторов. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом систем автоматизации проектирования (САПР). Графика в САПР используется для подготовки технических чертежей проектируемых устройств. Графика в сочетании с расчётами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей, прогнозировать последствия, к которым могут привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать плоские изображения (проекции, сечения) и пространственные, трёхмерные изображения.
Полиграфия – совокупность технических средств для множественного репродуцирования текстового материала и графических изображений. Специалист, работающий в этой области, должен не только знать программы верстки и графические редакторы, но и разбираться в допечатной подготовке издания.
Web-дизайн – оформление web-страниц. Он играет такую же роль для сайта, как полиграфический дизайн и верстка для бумажного издания. Часто под web-дизайном понимают не только создание графических элементов для сайта, но и проектирование его структуры, навигации, то есть создание сайта целиком.
Мультимедиа – область компьютерной графики, связанная с созданием интерактивных приложений (дающих возможность активно влиять на содержимое и направленность), энциклопедий, справочных систем, обучающих программ и интерфейсов к ним.
В учебнике М.Н. Петрова "Компьютерная графика" (Петров М. Н. Компьютерная графика: Учебник для вузов. 3-е изд. (+CD). — СПб.: Питер, 2011. — 544 с.: ил.) предлагается объединить растровую, векторную и фрактальную графику в группу - двухмерная графика.
2. Растровая графика
Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии.
Минимальной единицей растровой графики является пиксель (точка). Растровые изображения напоминают лист клетчатой бумаги, на котором любая клетка закрашена каким-либо цветом, образуя в совокупности рисунок (bitmap). Основными характеристиками растровой графики являются глубина цвета и разрешение.
Пространственное разрешение (или просто разрешение) характеризует количество мельчайших элементов информации, из которых состоит изображение. Часто все эти мелкие составные части имеют одинаковый размер, как, например, отдельные пиксели в файле растрового изображения Однако на нецифровых этапах допечатного процесса эти части могут отличаться по размеру: например, зерно на фотопленке, которое, можно сказать, является ее разрешением, или полутоновые точки, образующие разрешение печатной машины.
В случае изображения с высоким разрешением отдельные пикселы очень малы, поэтому их можно увидеть только при большом увеличении. При низком разрешении отдельные пикселы достаточно велики, поэтому их можно увидеть даже невооруженным глазом. Чем выше разрешение, тем большее количество пикселов содержит изображение и тем, соответственно, меньше размер отдельного пиксела. В результате изображение с более высоким пространственным разрешением характеризуется большим количеством деталей.
Яркостное (тоновое или цветовое) разрешение характеризует количество уровней яркости (тонов), которые может принимать отдельный пиксел. Оно определяется мельчайшим различимым интервалом изменения яркости. В литературе его часто называют глубиной цвета (битовой глубиной, bit depth) . Чем выше яркостное разрешение, тем большее число уровней яркости (или оттенков цвета) будет содержать файл изображения. В черно-белых изображениях уровни яркости представляются в виде оттенков серого. В цветных — уровни проявляются в виде специфических цветовых тонов.
Достоинства растровой графики:
- отображение большого количества цветов;
- отображение градиентов и переходов цветов;
- отображение большого количества мелких деталей.
Недостатки растровой графики:
- при уменьшении изображения качество ухудшается, т.к. теряются мелкие детали;
- при увеличении изображения качество ухудшается, т.к. увеличивается размер
точки (эффект пикселизации);
- чем больше разрешение и глубина цвета, тем больше размер файла.
3. Векторная графика
Программные средства для работы с векторной графикой предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще.
1. Каждый контур представляет собой независимый объект, который можно перемещать, масштабировать, изменять множество раз.
2. Она экономна в плане объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений т.к. сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые, программа всякий раз воссоздает изображение заново.
3. Можно редактировать отдельные части рисунка, не оказывая влияния на остальные.
4. До недавнего времени векторная графика использовалась для построения чертежей и создания технических иллюстраций. Сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к фотореалистичным.
Недостатки:
1. Не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде — для подобного оригинальному изображению может потребоваться очень большое количество объектов.
2. Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается.
3. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды. Поэтому сначала нужно проверить, понимает принтер векторные команды данного стандарта, напечатав какой-нибудь простой векторный рисунок.
4. Трёхмерная графика
Трёхмерная графика широко используется в инженерном программировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинематографии и компьютерных играх.
- строительство (визуализация объемных архитектурных изображений зданий,
объектов, интерьера, экстерьера);
- производство (объектное моделирование);
- телевидение (моделированные фото в глянцевых журналах, видеоролики, спецэффекты
в кино),
- игровая индустрия (3D-анимация и виртуальные миры, разработка компьютерных
игр);
- полиграфия (создание полиграфической продукции),
- создание управляемых «виртуальных миров» для различных учебных целей
- реклама (электронные презентации и каталоги, рекламные щиты и пр.) и т.д.
5. Фрактальная графика
Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.
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.
Математической основой фрактальной графики является фрактальная геометрия. Здесь в основу метода построения изображений положен принцип наследования от, так называемых, родителей» геометрических свойств объектов-наследников.
Понятия фрактал , фрактальная геометрия и фрактальная графика , появившиеся в конце 70-х, сегодня прочно вошли в обиход математиков и компьютерных художников.
Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому. Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. Объект называют самоподобным, когда увеличенные части объекта походят на сам объект и друг на друга. Перефразируя это определение, можно сказать, что в простейшем случае небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.
6. САПР и деловая графика
Программы САПР (или CAD — computer-aided design) представляют собой век-торные программные средства, которые нашли широкое применение в различных сферах человеческой деятельности.
- Одно из главных применений составляет их использование в различных областях инженерной конструкторской деятельности — от проектирования микросхем до создания самолетов.
- Другой важной областью применения САПР является архитектура. Так, фирма McDonald’s уже с 1987 года использует машинную графику для архитектурного дизайна, размещения посадочных мест, планирования помещений и проектирования кухонного оборудования. Использование машинной графики позволяет визуально воспроизводить двухмерные изображения и трехмерные модели.
- САПР используется и в медицине. Например, автоматизированное проектирование имплантантов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизировать необходимость внесения изменений в ходе операции, что сокращает время пребывания на операционном столе (результат положительный как с точки зрения пациента, так и с точки зрения врача).
Среди программ моделирования под Windows безусловным лидером является программа AutoCAD фирмы Autodesk. Это мощная система машинного проектирования, которую иногда упрощенно рассматривают как электронный кульман, позволяющий:
- реализовать основные операции по созданию и редактированию линий, дуг и текста;
- синтезировать 2D- и 3D-модели;
- автоматизировать решение многих задач, возникающих в процессе проектирования;
- адаптировать и настроить систему на конкретные приложения, создавая собственные сценарии и макрокоманды.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие существуют виды компьютерной графики?
2. Какие достоинства и недостатки растровой графики Вы знаете?
3. Где применяется трёхмерная графика сегодня?
Перейти к выполнению Лабораторной работы 1