Урок информатики "Технические средства компьютерной графики"

Цели урока: знакомство с основными аппаратными средствами для работы с графикой, видами и принципами работы мониторов, формированием изображения на экране, совершенствование навыков работы в растровом графическом редакторе GIMP.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

Что называют компьютерной графикой?

Назовите основные области применения компьютерной графики.

В чем разница между растровым и векторным способами представления изображений?

Какая информация хранится в файлах растрового и векторного типа?

Назовите преимущества и недостатки файлов растрового и векторного типа.

3. Изложение нового материала.

Система вывода изображения на экран.

Схема показывает, что монитор (дисплей) и видеоадаптер через информационную магистраль связан с центральным процессором и оперативной памятью.

Видеоадаптер – устройство, управляющее работой дисплея.

Видеоадаптер состоит из двух частей:

Видеопамять – предназначена для хранения двоичного кода изображения, выводимого на экран;

Дисплейный процессор – читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ней управляет работой дисплея.

Видеокарта располагается в системном блоке и представляет собой маленький графический компьютер со своими процессором и памятью.

Видеокарта (другие названия: графическая карта, видеоадаптер) управляет работой монитора, освобождая процессор от построения кадров изображения.

От качества видеокарты зависит скорость обработки видеоинформации, чёткость изображения, число цветов на экране и разрешение, в котором будет работать монитор.

Формирование изображения на экране

Изображение на экране монитора получается из совокупности множества светящихся точек - видеопикселей.

Пиксели на экране образуют сетку из горизонтальных строк и вертикальных столбцов, которая носит название "растр".

Размер графической сетки NхM определяет разрешающую способность экрана, от которой зависит качество изображения.

Принцип работы ЭЛТ - монитора

Монитор на основе электронно - лучевой трубки (CRT (Cathode Ray Tube) – мониторы) буквально 5 - 7 лет назад был самыми распространенными. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно - лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить "электронно - лучевая трубка" (ЭЛТ). Развитие этой технологии, применительно к созданию мониторов, за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости.

На конец эпохи CRT - мониторов (2003 - 2007г. г. ) наиболее распространенными являлись 17" мониторы, и наблюдалась явная тенденция в сторону 19" экранов.

Рассмотрим принципы работы CRT - мониторов. CRT - или ЭЛТ - монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой вакуум, т. е. весь воздух удален.

С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т. п. Люминофор - это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами.

  Для создания изображения в CRT - мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками.

Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т. е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. В цветном CRT - мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому интересны.

Наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно - лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов.

Принцип действия ЖК - монитора

LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров.

Сегодня они достигли 17" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 19" и более LCD - мониторы.

Конструктивно дисплей состоит из ЖК - матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и распологаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости.

Каждый пиксель ЖК - матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны.

В отсутствие напряжения кристаллы выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит практически без потерь.

Принцип действия сенсорного монитора

Сенсорный экран (touch монитор) – это монитор, который чувствителен к прикосновениям, позволяющий людям работать с компьютером с помощью касаний к картинкам и словам.

Сенсорные мониторы (touch мониторы) обычно используются на информационных панелях, в компьютеризированной подготовке устройств и просто людей, которые лишены возможности пользоваться мышью и клавиатурой.

Сенсорные технологии также можно использовать и в других приложениях, где может потребоваться мышь, например Web - браузеры. Некоторые приложения разработаны специально для сенсорных технологий, в которых обычно используются наиболее большие изображения(иконки), нежели в обычных ПК - приложениях. Мониторы, поддерживающие функцию встраиваемых сенсоров, также могут оснащаться сенсорным управлением.

Существует три вида сенсорных технологий:

Резистивные: резистивные сенсорные панели покрыты металлической пластинкой проводящей электричество и резистивным слоем, вызывающим изменение в электрическом потоке который распознается как прикосновение и посылает его в диспетчер для обработки. Резистивные сенсорные панели обычно наиболее доступные, но выдают только 85% ясности, к тому же их можно повредить любым острым предметом. Попадание пыли или воды, не влияют на работу резистивных сенсорных панелей.

Поверхностно акустически волновые (ПАВ): ПАВ технологии используют ультразвуковые волны, проходящие через поверхность сенсорной панели. Когда к панели прикасаются, часть волн поглощается. Это изменение в ультразвуковых волнах фиксируется как прикосновение и посылает информацию в контроллер для обработки. ПАВ панели наиболее прогрессивны.

Емкостный: емкостные сенсорные панели покрыты материалом, содержащие электрический заряд. Когда к панели прикасаются, точка соприкосновения получает небольшой заряд. Цепь расположена по всем углам панели, измеряет заряд и посылает информацию в диспетчер для обработки. Емкостные сенсорные панели должны быть использованы прикосновением пальцев, в отличие от резистивных и ПАВ панелей, которые могут быть использованы пальцем или пером. Попадание пыли или воды, не влияют на работу емкостных сенсорных панелей.

Принцип действия 3D - монитора

На сегодняшний день уже несколько компаний налаживают 3D - монитора. Фирма Sharp представила жидкокристаллический 15 - дюймовый 3D - монитор по цене в $1500, что в 5 раз превышает стоимость обычного, двухмерного, LCD - дисплея.

 О сроках массового производства пока не сообщается, но тенденция обнадеживает. Немецкая компания ACT Kern продает свои трехмерные дисплеи уже около года.

 Такой монитор будет незаменим для научных исследований, медицины, проектирования, да и рядовой пользователь не откажется сыграть в трёхмерную игрушку. Естественно, для новой технологии потребуется иное программное обеспечение, но при развитии рынка 3D за этим дело не встанет.

Принцип работы сканера

Принцип работы сканера состоит в следующем: в результате преобразования света получается электрический сигнал, содержащий информацию об активности цвета в исходной точке сканируемого изображения. После оцифровки аналогового сигнала в АЦП цифровой сигнал через аппаратный интерфейс сканера идет в компьютер, где его получает и анализирует программа для работы со сканером. После окончания одного такого цикла (освещение оригинала — получение сигнала — преобразование сигнала — получение его программой) источник света и приемник светового отражения перемещается относительно оригинала.

4. Практическая работа в растровом графическом редакторе GIMP.

Практика «Взгляд с неба».

В дальнейшей работе нам потребуются две фотографии, первая это изображение неба, а вторая изображение глаз.

Весь материал - смотрите документ.