Сферы применения машинной графики

Тема: Компьютерная графика.

План лекции:

1. 1. Сферы применения машинной графики

2. 2. Виды компьютерной графики

2.1 2.1 Растровая графика.

2.2 2.2 Векторная графика.

2.3 2.3 Фрактальная графика.

3. 3. Цветовое разрешение и цветовые модели.

3.1 3.1 Цветовая модель RGB

3.2 3.2 Цветовая модель CMYK

3.3 3.3 Цветоделение.

4. 4. ПО для создания, просмотра и обработки графической информации

4.1 4.1 Графические возможности текстовых процессоров

4.2 4.2 Растровые редакторы

4.3 4.3 Векторные редакторы

4.4 4.4 Программы САПР

5. 5. Форматы графических файлов. Программы просмотра.

Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования ПК.

Сферы применения машинной графики

• Компьютерное моделирование
• САПР (системы автоматизированного проектирования)
• Компьютерные игры
• Обучающие программы
• Реклама и дизайн
• Мультимедиа презентации
• Internet

Виды компьютерной графики

Различают всего три вида компьютерной графики. Это растровая, векторная и фрактальная. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге. Каждый вид используется в определенной области. Растровую графику применяют при разработке мультимедийных проектов. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, чаще создаются с помощью сканера, а затем обрабатываются специальными программами - графическими редакторами. Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены для создания иллюстраций на основе простейших геометрических элементов. В основном применение векторной графики - это оформительские работы. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании а скорее в программировании. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Применение - заставки на ТВ.

Растровая графика.

Основной элемент изображения - точка. Точка на экране называется "пиксел"

С размером изображения связано его разрешение. Единица измерения разрешения "dpi" - dots per inch - точек на дюйм.

Пример: У монитора с диагональю 15" размер изображения на экране составляет 21´28 см. Зная, что в 1 дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800´600 разрешении экранного изображения =75dpi.

При печати требуется разрешение 200-300 dpi.Стандартный фотоснимок размером 10´15 см должен содержать 1000 ´1500 пикселов.=1,5млн. точек, а если на кодирование каждой точки используем 3 байта, то для хранения фото потребуется более 4мб.

Недостатки растровой графики.

1. 1. Большие объемы данных требуют высоких технических характеристик ПК. Память 128мб и выше, высокопроизводительный процессор - для обработки, и большой винчестер для хранения.

2. 2. Невозможность увеличения для рассмотрения деталей. (пикселизация)

Векторная графика.

Основной элемент изображения - линия.

Линия представлена в памяти ПК несколькими параметрами и в этом виде занимает гораздо меньше места, чем растровая линия состоящая из точек, для каждой из которых требуется ячейка памяти.

Линия - элементарный объект векторной графики. Любой сложный объект можно разложить на линии, прямые или кривые. Поэтому часто векторную графику называют объектно-ориентированной.

Свойства линии

§ § Форма

§ § Толщина

§ § Цвет

§ § Стиль (пунктир, сплошная)

Замкнутые линии имеют свойство заполнения - цветом, текстурой, узором и т.п. Каждая незамкнутая линия имеет 2 вершины, называемые узлами. С помощью узлов можно соединять линии между собой.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.

Пример. Кривые второго порядка (эллипсы, параболы, гиперболы) представляются в памяти 5-ю параметрами. Так как общая формула линии 2-го порядка: x²+a₁y²+a₂xy+a₃x+a₄y+a₅=0. Для кодирования кривой 3-го порядка используют 11 параметров. В векторных редакторах применяют частный случай кривых 3-го порядка - Кривые Безье(8 параметров). К концам линии проведены касательные, при помощи которых линию изгибают.

Достоинства векторной графики: малый объем, возможность масштабирования.

Фрактальная графика.

Фрактальная графика, как и векторная вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти не хранятся. Изображение строится по уравнению, или системе уравнений, поэтому ничего кроме формулы хранить не надо. Изменив коэффициенты можно получить совершенно другую картину.

Пример: Фрактальный треугольник.

Треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур.

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы.(снежинка, ветка папоротника)

Способность фрактальной графики моделировать образы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Цветовая модель RGB

R RED красный

G GREEN зеленый

B BLUE синий

В этой модели работают мониторы и телевизоры. Поэтому когда изображение проходит обработку в графическом редакторе его следует представить в этой модели. Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонент - аддитивный. Он применяется всюду где изображение рассматривается в проходящем свете (мониторы, слайд-проекторы).

Чем меньше яркость, тем темнее оттенок:

(0,0,0) - черный цвет

(255,255,255)- белый цвет

Цветовая модель CMYK

Эта модель используется для подготовки печатных изображений. Эти изображения видят не в проходящем а в отраженном свете. Поэтому для подготовки печатных изображений используется субтрактивная (вычитающая) модель. Цветовыми компонентами являются те цвета, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого.

Голубой (Cyan)=БЕЛЫЙ-КРАСНЫЙ=ЗЕЛЕНЫЙ+СИНИЙ

Пурпурный (Magenta)= БЕЛЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ=КРАСНЫЙ+СИНИЙ

Желтый (Yellow)= БЕЛЫЙ-СИНИЙ=КРАСНЫЙ+ЗЕЛЕНЫЙ

При смешении трех дополнительных цветов получается неопределенный темный цвет. Поэтому в этой модели понадобился дополнительный компонент - ЧЕРНЫЙ (blacK).

Цветоделение.

В типографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный оттенки, получают полноцветную иллюстрацию. Поэтому готовое изображение, полученное на компьютере, перед печатью разделяют на 4 составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называют цветоделением.

Растровые редакторы

К редакторам обработки растровой графики относятся Adobe Photoshop, Corel Photo Paint

Основное назначение растрового редактора.

• В ретуши готовых изображений
• В монтаже композиций из отдельных фрагментов, взятых из различных изображений
• В применении специальных эффектов, называемых фильтрами
• Основные технические операции при работе с изображениями:

ü ü Изменение динамического диапазона (управление яркостью и контрастностью изображения)

ü ü Повышение четкости изображения

ü ü Цветовая коррекция (изменение яркости и контрастности в каналах красной, зеленой и синей составляющей цвета)

ü ü Отмывка (изменение яркости отдельных фрагментов)

ü ü Растушевка (сглаживание перехода между границами отдельных фрагментов)

ü ü Обтравка ("вырезание" отдельных фрагментов из общей композиции)

ü ü Набивка (восстановление утраченных элементов изображения путем копирования фрагментов с сохранившихся участков)

ü ü Монтаж (компоновка изображения из фрагментов, скопированных из других изображений или импортированных из других редакторов)

Векторные редакторы

• Векторные редакторы применяют для создания графических изображений высокой четкости и точности: чертежей, схем, диаграмм, фигурных заголовков, фирменных логотипов и стилей. С их помощью также создают штриховые рисунки.
• Основные редакторы векторной графики: Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw. Все эти редакторы работают с одними и теми же объектами векторной графики, основаны на одних и тех же принципах, имеют схожие инструменты, и, соответственно, приемы создания векторных изображений в этих редакторах удивительно похожи.
• Для работы с изображением каждый векторный редактор имеет панель инструментов и другие элементы управления.
• Инструменты панели управления служат для простейших операций с контурами.
• Прочие элементы управления сосредоточены в строке меню и специальных диалоговых окнах. В векторном редакторе Adobe Illustrator, например, эти диалоговые окна называют палитрами.
• Векторное изображение можно строить вручную путем создания и объединения простейших контуров, либо получать путем трассировки (векторизации) растровых изображений
• Текстовые объекты в векторных редакторах рассматриваются как объекты особой породы.

• Векторные редакторы позволяют создавать новые конструкции символов с помощью инструментов для работы с контурами
• Перед использованием векторного изображения очень часто выполняется операция перевода векторного изображения в растровое. Такая операция называется растрированием изображения.

Программы САПР

Программы САПР (системы автоматизированного проектирования) предназначены для высокоточного проектирования. Существуют программы САПР высокого уровня и дружественные программы, разработанные для домашнего и делового применения пользователями, занимающихся специфическим моделированием или конструированием для собственных нужд.

Программы САПР используются для детальной разработки предметов реального мира: зданий, автомобилей, частей механизмов и т.п.

Наипопулярнейшая программа из широко используемых программ САПР высокого уровня AutoCAD фирмы Autodesk. Программа доступна в DOS, Windows, Macintosh.

AutoCAD - очень мощная и гибкая система с большим количеством разнообразных высококачественных функций.

AutoCAD для Window (AutoCAD LT) более дружественна пользователю.

Тема: Компьютерная графика.

План лекции:

1. 1. Сферы применения машинной графики

2. 2. Виды компьютерной графики

2.1 2.1 Растровая графика.

2.2 2.2 Векторная графика.

2.3 2.3 Фрактальная графика.

3. 3. Цветовое разрешение и цветовые модели.

3.1 3.1 Цветовая модель RGB

3.2 3.2 Цветовая модель CMYK

3.3 3.3 Цветоделение.

4. 4. ПО для создания, просмотра и обработки графической информации

4.1 4.1 Графические возможности текстовых процессоров

4.2 4.2 Растровые редакторы

4.3 4.3 Векторные редакторы

4.4 4.4 Программы САПР

5. 5. Форматы графических файлов. Программы просмотра.

Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования ПК.

Сферы применения машинной графики

• Компьютерное моделирование
• САПР (системы автоматизированного проектирования)
• Компьютерные игры
• Обучающие программы
• Реклама и дизайн
• Мультимедиа презентации
• Internet

Виды компьютерной графики

Различают всего три вида компьютерной графики. Это растровая, векторная и фрактальная. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге. Каждый вид используется в определенной области. Растровую графику применяют при разработке мультимедийных проектов. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, чаще создаются с помощью сканера, а затем обрабатываются специальными программами - графическими редакторами. Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены для создания иллюстраций на основе простейших геометрических элементов. В основном применение векторной графики - это оформительские работы. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании а скорее в программировании. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Применение - заставки на ТВ.

Растровая графика.

Основной элемент изображения - точка. Точка на экране называется "пиксел"

С размером изображения связано его разрешение. Единица измерения разрешения "dpi" - dots per inch - точек на дюйм.

Пример: У монитора с диагональю 15" размер изображения на экране составляет 21´28 см. Зная, что в 1 дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800´600 разрешении экранного изображения =75dpi.

При печати требуется разрешение 200-300 dpi.Стандартный фотоснимок размером 10´15 см должен содержать 1000 ´1500 пикселов.=1,5млн. точек, а если на кодирование каждой точки используем 3 байта, то для хранения фото потребуется более 4мб.

Недостатки растровой графики.

1. 1. Большие объемы данных требуют высоких технических характеристик ПК. Память 128мб и выше, высокопроизводительный процессор - для обработки, и большой винчестер для хранения.

2. 2. Невозможность увеличения для рассмотрения деталей. (пикселизация)

Векторная графика.

Основной элемент изображения - линия.

Линия представлена в памяти ПК несколькими параметрами и в этом виде занимает гораздо меньше места, чем растровая линия состоящая из точек, для каждой из которых требуется ячейка памяти.

Линия - элементарный объект векторной графики. Любой сложный объект можно разложить на линии, прямые или кривые. Поэтому часто векторную графику называют объектно-ориентированной.

Свойства линии

§ § Форма

§ § Толщина

§ § Цвет

§ § Стиль (пунктир, сплошная)

Замкнутые линии имеют свойство заполнения - цветом, текстурой, узором и т.п. Каждая незамкнутая линия имеет 2 вершины, называемые узлами. С помощью узлов можно соединять линии между собой.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.

Пример. Кривые второго порядка (эллипсы, параболы, гиперболы) представляются в памяти 5-ю параметрами. Так как общая формула линии 2-го порядка: x²+a₁y²+a₂xy+a₃x+a₄y+a₅=0. Для кодирования кривой 3-го порядка используют 11 параметров. В векторных редакторах применяют частный случай кривых 3-го порядка - Кривые Безье(8 параметров). К концам линии проведены касательные, при помощи которых линию изгибают.

Достоинства векторной графики: малый объем, возможность масштабирования.

Фрактальная графика.

Фрактальная графика, как и векторная вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти не хранятся. Изображение строится по уравнению, или системе уравнений, поэтому ничего кроме формулы хранить не надо. Изменив коэффициенты можно получить совершенно другую картину.

Пример: Фрактальный треугольник.

Треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур.

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы.(снежинка, ветка папоротника)

Способность фрактальной графики моделировать образы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.