На тему: «Компьютерная графика. Что это?»

Г. Лобня Московская область

Проект

На тему: «Компьютерная графика. Что это?»

дисциплина «Информационные технологии»

Участник:

Ученик 11А класса

Н.А. Сафонов

Руководитель:

Зам. дир. по НМР, учитель информатики

Н.В. Цуркан

Г. Лобня 2013 г.

Содержание

Введение___________________________________________________3

Цели и задачи проекта_______________________________________4

График работы над проектом_________________________________5

Теоретическая часть проекта________________________________6-13

Заключение________________________________________________14

Практическая часть проекта_________________________________14

Список литературы_________________________________________15

Введение

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х гг. для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, – компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир.

Поэтому мой проект посвящен компьютерной графике, её видам, сравнению и возможностям.

Цели и задачи проекта

Цели:

Дать ответы на вопросы, интересующие современных пользователей компьютеров:

· в чём различие между «живым» изображением и созданным на компьютере?

· что влияет на качество, созданного на компьютере изображения?

· провести сравнение между растровым и векторным изображениями.

· как форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).

Задачи:

1. собрать информацию и иллюстративный материал по выбранной теме.

Для этого:

· рассмотреть вопросы, как кодируется графическая информация в компьютере;

· рассмотреть вопрос, как будет влиять на качество изображения разные способы создания и хранения изображения;

· показать методы уменьшения объёма графических файлов.

2. Оформить работу в виде реферата и компьютерной презентации с помощью информации, полученной на уроках информатики.

3. Создать интерактивный тест по теме «Графика» с использованием программы Excel.

4. Развитие умений самостоятельно работать над поставленной задачей.

5. Развитие коммуникативных умений и навыков.

График работы над проектом

Этап

Наименование работы

Сроки

1. Регистрация

Знакомство с общими требованиями, критериями оценки, правилами оформления проекта.

Выбор темы, определение проблемы, формулировка задачи.

01.09.12 – 30.09.12

2. Осмысление

Подбор необходимого материала, изучение проблемной области. Анализ и проработка подобранного материала.

01.10.12 – 31.10.12

3. Работа над проектом

Оформление материалов проекта: работа над рефератом (текстовый редактор Word). Создание презентации к проекту (программа PowerPoint). Создание интерактивного теста к проекту (программа Excel). Подготовка устного доклада. Проверка работы презентации и теста.

01.11.12 – 29.12.12

4. Защита

Проведение урока – конференции

Теория проекта

Вся информация, которую обрабатывает компьютер, должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр 0 и 1. Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами. С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование.

Кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код.

Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.

С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

0 – отсутствие электрического сигнала;

1 – наличие электрического сигнала.

Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных.

Вам приходится постоянно сталкиваться с устройством, которое может находится только в двух устойчивых состояниях: включено/выключено. Конечно же, это хорошо знакомый всем выключатель. А вот придумать выключатель, который мог бы устойчиво и быстро переключаться в любое из 10 состояний, оказалось невозможным. В результате после ряда неудачных попыток разработчики пришли к выводу о невозможности построения компьютера на основе десятичной системы счисления. И в основу представления чисел в компьютере была положена именно двоичная система счисления.

Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.

Кодирование изображений

(Растровая и векторная графика)

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами – как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования.

Р астровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов. Пиксель - минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.

В процессе кодирования изображения производится его пространственная дискретизация. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета (красный, зеленый, синий и так далее).

Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (либо черная, либо белая – либо 1, либо 0).

Д ля четырех цветного – 2 бита.

Для 8 цветов необходимо – 3 бита.

Для 16 цветов – 4 бита.

Для 256 цветов – 8 бит (1 байт).

Качество изображения зависит от количества точек (чем меньше размер точки и, соответственно, больше их количество, тем лучше качество) и количества используемых цветов (чем больше цветов, тем качественнее кодируется изображение).

Для представления цвета в виде числового кода используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB или CMYK.

Растр

Растровое изображение — изображение, представляющее собой сетку пикселей или точек цветов (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах.

Важными характеристиками изображения являются:

· количество пикселей - разрешение. Может указываться отдельно количество пикселей по ширине и высоте (1024*768, 640*480,...) или же, редко, общее количество пикселей (часто измеряется в мегапикселях);

· количество используемых цветов или глубина цвета

· цветовое пространство (цветовая модель) RGB, CMYK, XYZ, YCbCr и др.

Растровую графику редактируют с помощью растровых графических редакторов. Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе.

Каждый пиксель растрового изображения — объект, характеризуемый определённым цветом, яркостью и, возможно, прозрачностью.

В оптике — решётка для структурного преобразования направленного пучка лучей света.

Цветовая модель RGB

М одель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах… Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue).

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемых для кодирования цвета точки.

Состав цветовых палитр RGB зависит от выбранного цветового разрешения — 24, 16 или 8 бит.

Если кодировать цвет одной точки изображения тремя битами (по одному биту на каждый цвет RGB), то мы получим все восемь различных цветов.

На практике же, для сохранения информации о цвете каждой точки цветного изображения в модели RGB обычно отводится 3 байта (т.е. 24 бита) - по 1 байту (т.е. по 8 бит) под значение цвета каждой составляющей. Таким образом, каждая RGB-составляющая может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 2⁸=256 значений), а каждая точка изображения, при такой системе кодирования может быть окрашена в один из 16 777 216 цветов. Такой набор цветов принято называть True Color (правдивые цвета), потому что человеческий глаз все равно не в состоянии различить большего разнообразия.

Цветовая модель CMYK

Ч етырёхцветная автотипия(CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key color) — субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати. Схема CMYK, как правило, обладает (сравнительно с RGB) небольшим цветовым охватом.

По-русски эти цвета часто называют так: голубой, пурпурный, жёлтый, хотя в профессиональной среде часто подразумевают cyan, magenta и yellow. В полиграфии используют ещё и четвёртый цвет – черный (blacK). Чёрный цвет обозначают буквой K, так как B уже занята синим цветом.

Печать четырьмя красками, соответствующими CMYK, также называют печатью триадными красками.

Глубина цвета (качество цветопередачи, битность изображения) — это термин компьютерной графики, означающий объём памяти в количестве бит, используемых для хранения и представления цвета при кодировании одного пиксела растровой графики или видео.

Зная глубину цвета i (биты), можно вычислить количество цветов в палитре.

K=2ⁱ

Формирование изображения

Д ля того чтобы на экране монитора формировалось изображение, информация о каждой точке (код цвета точки) должна храниться в видеопамяти компьютера.

· Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов. В современных компьютерах разрешение экрана обычно составляет 1280х1024 точек. Т.е. всего 1280 * 1024 = 1310720 точек. При глубине цвета 32 бита на точку необходимый объем видеопамяти:

32 * 1310720 = 41943040 бит = 5242880 байт = 5120 Кб = 5 Мб.

Формула для вычисления объёма видеопамяти:

Где V – информационный объём видеопамяти (в битах)

X,Y – количество точек по горизонтали и по вертикали

I – глубина кодирования

L – количество страниц.

Достоинства и недостатки растровой графики:

Графические форматы файлов

Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).

Наиболее популярные растровые форматы:

· BMP

· GIF

· JPEG

· TIFF

· PNG

Bit MaP image (BMP) — универсальный формат растровых графических файлов, используется в операционной системе Windows. Этот формат поддерживается многими графическими редакторами, в том числе редактором Paint. Рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями.

Tagged Image File Format (TIFF) — формат растровых графических файлов, поддерживается всеми основными графическими редакторами и компьютерными платформами. Включает в себя алгоритм сжатия без потерь информации. Используется для обмена документами между различными программами. Рекомендуется для использования при работе с издательскими системами.

Graphics Interchange Format (GIF) — формат растровых графических файлов, поддерживается приложениями для различных операционных систем. Включает алгоритм сжатия без потерь информации, позволяющий уменьшить объем файла в несколько раз. Рекомендуется для хранения изображений, создаваемых программным путем (диаграмм, графиков и так далее) и рисунков (типа аппликации) с ограниченным количеством цветов (до 256). Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Portable Network Graphic (PNG) — формат растровых графических файлов, аналогичный формату GIF. Рекомендуется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Joint Photographic Expert Group (JPEG) — формат растровых графических файлов, который реализует эффективный алгоритм сжатия (метод JPEG) для отсканированных фотографий и иллюстраций. Алгоритм сжатия позволяет уменьшить объем файла в десятки раз, однако приводит к необратимой потере части информации. Поддерживается приложениями для различных операционных систем. Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Заключение

Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернет и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую «паутину» миллионы отдельных «домашних страниц». Даже беглого путешествия по этим страницам достаточно, чтобы понять, что страница, оформленная без компьютерной графики, не имеет шансов выделиться на фоне широчайшего круга конкурентов и привлечь к себе массовое внимание.

Подавляющее большинство веб-страниц наряду с текстовой информацией содержат графические изображения. Львиная доля картинок, загружаемых в окне браузера, создана в форматах GIF или JPEG.

Практическая часть проекта

В данном работе были рассмотрены основные понятия компьютерной графики: пиксели, разрешение, размер изображения, типы изображений, форматы файлов, цвет и его модели.

Работая над этой темой, я провел исследование по изучению типов компьютерной графики, создавая и редактируя рисунки в различных графических редакторах.

Для проверки знаний по теме был создан интерактивный тест. Для этого я изучил дополнительные возможности программы Excel.

Все поставленные передо мной проблемы я решил, эту работу можно использовать при изучении данной темы на уроках информатики.

Никаких трудностей в работе у меня не было.

Работать было интересно и увлекательно, сам работой доволен, все, что было запланировано, удалось осуществить.

Список литературы

Для подготовки этой работы использовались материалы следующих сайтов:

· Информационный сайт «Основы информатики»:

http://informatikaiikt.narod.ru/

· Сайт ИГУ:

http://www.prbaikal.com/

· Википедия.

· Информационно-образовательный портал для учителя информатики и ИКТ

http://www.klyaksa.net/

· Электронный учебник по Информатике

http://kuzelenkov.narod.ru/mati/book/informat_prog.html

· Энциклопедия@Broadcasting.ru

http://www.broadcasting.ru/wiki/index.php

· Визуализация, компьютерная графика и WEB-дизайн

http://www.csa.ru/~zebra/my_visual/akseler.html

Г. Лобня Московская область

Проект

на тему: «Компьютерная графика. Что это?»

дисциплина «Информационные технологии»

Участник:

Ученик 11А класса

Н.А. Сафонов

Руководитель:

Зам. дир. по НМР, учитель информатики

Н.В. Цуркан

Г. Лобня 2013 г.

Содержание

Введение___________________________________________________3

Цели и задачи проекта_______________________________________4

График работы над проектом_________________________________5

Теоретическая часть проекта________________________________6-13

Заключение________________________________________________14

Практическая часть проекта_________________________________14

Список литературы_________________________________________15

Введение

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х гг. для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, – компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир.

Поэтому мой проект посвящен компьютерной графике, её видам, сравнению и возможностям.

Цели и задачи проекта

Цели:

Дать ответы на вопросы, интересующие современных пользователей компьютеров:

· в чём различие между «живым» изображением и созданным на компьютере?

· что влияет на качество, созданного на компьютере изображения?

· провести сравнение между растровым и векторным изображениями.

· как форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).

Задачи:

1. собрать информацию и иллюстративный материал по выбранной теме.

Для этого:

· рассмотреть вопросы, как кодируется графическая информация в компьютере;

· рассмотреть вопрос, как будет влиять на качество изображения разные способы создания и хранения изображения;

· показать методы уменьшения объёма графических файлов.

2. Оформить работу в виде реферата и компьютерной презентации с помощью информации, полученной на уроках информатики.

3. Создать интерактивный тест по теме «Графика» с использованием программы Excel.

4. Развитие умений самостоятельно работать над поставленной задачей.

5. Развитие коммуникативных умений и навыков.

График работы над проектом

Этап

Наименование работы

Сроки

1. Регистрация

Знакомство с общими требованиями, критериями оценки, правилами оформления проекта.

Выбор темы, определение проблемы, формулировка задачи.

01.09.12 – 30.09.12

2. Осмысление

Подбор необходимого материала, изучение проблемной области. Анализ и проработка подобранного материала.

01.10.12 – 31.10.12

3. Работа над проектом

Оформление материалов проекта: работа над рефератом (текстовый редактор Word). Создание презентации к проекту (программа PowerPoint). Создание интерактивного теста к проекту (программа Excel). Подготовка устного доклада. Проверка работы презентации и теста.

01.11.12 – 29.12.12

4. Защита

Проведение урока – конференции

Теория проекта

Вся информация, которую обрабатывает компьютер, должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр 0 и 1. Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами. С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование.

Кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код.

Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.

С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

0 – отсутствие электрического сигнала;

1 – наличие электрического сигнала.

Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных.

Вам приходится постоянно сталкиваться с устройством, которое может находится только в двух устойчивых состояниях: включено/выключено. Конечно же, это хорошо знакомый всем выключатель. А вот придумать выключатель, который мог бы устойчиво и быстро переключаться в любое из 10 состояний, оказалось невозможным. В результате после ряда неудачных попыток разработчики пришли к выводу о невозможности построения компьютера на основе десятичной системы счисления. И в основу представления чисел в компьютере была положена именно двоичная система счисления.

Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.