Компьютерная графика, готовность использовать новые идей и инновации на уроке

Описание материала: предлагаю вам тему компьютерная графику, компьютерная графика - это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ, т. е. это раздел информатики, который занимается проблемами получения различных изображений рисунков, чертежей, мультипликации на компьютере. В компьютерной графике рассматриваются следующие задачи: представление изображения в компьютерной графике; подготовка изображения к визуализации; создание изображения; осуществление действий с изображением.

 Виды компьютерной графики: Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

 Растровый метод - изображение представляется в виде набора окрашенных точек. Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художниками, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото - и видеокамеры.

 Векторный метод - это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор - это набор данных, характеризующих какой - либо объект. Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.

 Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо.

Компьютерная графика - область информатики, занимающаяся методами создания и редактирования изображений с помощью компьютера. Как правило, изображения на экране компьютера создаются с помощью графических программ. Это растровые и векторные редакторы, программы создания и обработки трехмерных объектов, настольные издательские системы и т. д. Данный урок составлен с целью знакомства учащихся с понятием растровая и векторная компьютерная графика на примере различных графических редакторов. Все компьютерные изображения разделяют на два типа: растровые и векторные.

 Интерактивная компьютерная графика - это также использование компьютеров для подготовки и воспроизведения изображений, но при этом пользователь имеет возможность оперативно вносить изменения в изображение непосредственно в процессе его воспроизведения, т. е. предполагается возможность работы с графикой в режиме диалога в реальном масштабе времени. Исторически первыми интерактивными системами считаются системы автоматизированного проектирования (САПР), которые появились в 60 - х годах. Они представляют собой значительный этап в эволюции компьютеров и программного обеспечения. В системе интерактивной компьютерной графики пользователь воспринимает на дисплее изображение, представляющее некоторый сложный объект, и может вносить изменения в описание (модель) объекта. Такими изменениями могут быть как ввод и редактирование отдельных элементов, так и задание числовых значений для любых параметров, а также иные операции по вводу информации на основе восприятия изображений. Системы типа САПР активно используются во многих областях, например в машиностроении и электронике. Сейчас становятся все более популярными геоинформационные системы (ГИС). Это относительно новая для массовых пользователей разновидность систем интерактивной компьютерной графики. Они аккумулируют в себе методы и алгоритмы многих наук и информационных технологий. Такие системы используют последние достижения технологий баз данных, в них заложены многие методы и алгоритмы математики, физики, геодезии, топологии, картографии, навигации и, конечно же, компьютерной графики. Системы типа ГИС зачастую требуют значительных мощностей компьютера как в плане работы с базами данных, так и для визуализации объектов, которые находятся на поверхности Земли.

  История развития компьютерной (машинной) графики. Компьютерная графика насчитывает в своем развитии не более десятка лет, а ее коммерческим приложениям - и того меньше. Андриес ван Дам считается одним из отцов компьютерной графики, а его книги - фундаментальными учебниками по всему спектру технологий, положенных в основу машинной графики. Также в этой области известен Айвэн Сазерленд, чья докторская диссертация явилась теоретической основой машинной графики. До недавнего времени экспериментирование по использованию возможностей интерактивной машинной графики было привилегией лишь небольшому количеству специалистов, в основном ученые и инженеры, занимающиеся вопросами автоматизации проектирования, анализа данных и математического моделирования. Теперь же исследование реальных и воображаемых миров через «призму» компьютеров стало доступно гораздо более широкому кругу людей.

  Растровая графика. Растровые графические изобра­жения формируются в процессе сканирования существую­щих на бумаге или фотопленке рисунков и фотографий, а также при использовании цифровых фото - и видеокамер. Можно создать растровое графическое изображение непо­средственно на компьютере с использованием графического редактора. Растровое изображение создается с использованием то­чек различного цвета пикселей, которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель может принимать любой цвет из палитры, содержащей десятки тысяч или даже десятки миллионов цветов, поэтому растровые изображения обеспе­чивают высокую точность передачи цветов и полутонов. Качество растрового изображения возрастает с увеличением пространственного разрешения количества пикселей в изображении по горизонтали и вертикали и количества цветов в палитре. Один из наиболее широко распространенных режимов рабо­ты монитора компьютера позволяет выводить растровое изображение с разрешающей способностью 1024 точки в го­ризонтальной, строке и 768 строк по вертикали.

Растровые изображения - очень чувствительны к масшта­бированию увеличению или уменьшению. При уменьше­нии растрового изображения несколько соседних точек пре­образуются в одну, поэтому теряется чёткость мелких деталей изображения. При его увеличении увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, ко­торый можно увидеть.

Векторная графика. Векторные графические изображе­ния используются для хранения высокоточных графических объектов (чертежей и схем), для которых имеет значение со­хранение четких и ясных контуров. Векторные изображения формируются из объектов (точ­ка, линия, окружность, прямоугольник и других), которые называются графическими примитива­ми. Для каждого примитива задаются координаты, а также цвет.

Достоинством векторной графики - является то, что век­торные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества. Это возможно, так как масштабирование изображений производится с помощью простого умножения координат точек графических прими­тивов на коэффициент масштабирования это пример векторного изображения. Для обработки изображений на компьютере используют­ся специальные программы графические редакторы. Гра­фические редакторы можно использовать для просмотра и редактирования готовых изображений, а также для созда­ния рисунков и чертежей с использованием мыши или гра­фического планшета.

Графический редактор - это программа созда­ния, редактирования и просмотра графических изображений. Графические редакторы можно разделить на две катего­рии: растровые и векторные.

Растровые графические редакторы - являются наилуч­шим средством обработки цифровых фотографий и отскани­рованных изображений, поскольку позволяют повышать их качество путем изменения цветовой палитры изображения и даже цвета каждого отдельного пикселя. Можно повысить яркость и контрастность старых или некачественных фото­графий, удалить мелкие дефекты изображения (например, царапины), преобразовать черно - белое изображение в цвет­ное и так далее.

Кроме того, растровые графические редакторы можно использовать для художественного творчества путем исполь­зования различных эффектов преобразования изображения. Обычную фотографию можно превратить в мозаичное пан­но, рисунок карандашом или углем, рельефное изображение и другие. Среди растровых графических редакторов есть простые, например Paint — стандартное приложение операционной системы Windows и мощ­ные профессиональные графические системы, например Adobe PhotoShop.

Векторные графические редакторы - используются для создания рисунков, схем и чертежей с помощью графиче­ских примитивов. Векторный графический редактор можно рассматривать как графический конструктор, который по­зволяет строить изображение из отдельных объектов графи­ческих примитивов. Простой векторный гра­фический редактор Microsoft Graph входит в состав Microsoft Office, для черчения графиков, чертежей и и схем можно использовать систему компьютерного черче­ния КОМПАС, среди профессиональных векторных графиче­ских систем наиболее распространена Corel Draw. Векторное изображение легко редактировать, так как каждый графический примитив существует как самостоя­тельный объект. Можно без потери качества изображения перемещать этот объект, изменять его размеры, цвет и про­зрачность.

Слои объектов. Каждый графический примитив рисует­ся в своем слое, поэтому рисунки состоят из множества слоев. Графические примитивы можно накладывать друг на друга, при этом одни объекты могут заслонять другие. Существует в некоторых редакторах возможность изменения видимости объек­тов путем изменения порядка размещения слоев на рисунке. Для этого используются операции изменения порядка, кото­рые позволяют перемещать выделенный объект на передний план в самый верхний слой рисунка или на задний план самый нижний слой рисунка, а также на один слой вперёд или назад. Для каждого объекта слоя рисунка можно задать сте­пень прозрачности в процентах от 0 до 100. При нулевой прозрачности слоя объект, нарисованный на слое, лежащем ниже, виден не будет. Наоборот, при стопроцентной про­зрачности он будет виден полностью.

Группировка объектов. В векторном редакторе отдель­ные графические примитивы можно преобразовать в единый объект сгруппировать. С этим новым объектом можно про­изводить те же действия, что и с графическими примитива­ми, то есть перемещать объект, изменять его размеры, цвет и другие параметры. Можно и, наоборот, разбить объект, состоящий из нескольких объектов, на самостоятельные объ­екты разгруппировать.