Программные средства компьютерной графики кратко

Обновлено: 02.07.2024

2. Классификация программного обеспечения компьютерной графики

Программные средства работы с компьютерной
графикой называют графическими редакторами (graphics
editor).
Существуют два типа графических редакторов:
1) редакторы для создания новых изображений;
2) редакторы для улучшения уже готовых изображений,
полученных с помощью сканера, видеокамеры, цифрового
фотоаппарата и других средств.

Применение компьютерной
графики
Растровая
Векторная
Фрактальная
Применяется
для разработки
электронных и
компьютерных
изданий
Применяется
для разработки
рекламных
буклетов и
дизайнерских
работ
Применяется для
разработки
развлекательных
программ
При создании образцов КГ чаще всего используют
Сканер
фотокамера и
другие устройства
ввода цифровой
информации
Компьютерные
программы
Языки
программирования

4. Форматы файлов растровой графики.

bmp
.jpеg
.jpg
.jpg
.tif
.psd
Bitmap. Универсальный при работе с ОС Windows.
Формат без сжатия информации Windows Bitmap.
Joint Photographic Experts Group. Предназначен для хранения
многоцветных изображений (фотографий).
Отличается огромной степенью сжатия за счет незначительной
потери информации. Степень сжатия можно регулировать.
Часто используется в сети Internet для Web-документов.
Graphics Interchange Format. Обеспечивает наивысшее
уплотнение без потери информации. Позволяет создавать
прозрачность фона и анимацию изображения.
Часто используется в сети Internet для Web-документов.
Tagged Image File Format. Формат предназначен для хранения
растровых изображений высокого качества. Неплохая степень
сжатия. Возможность наложения аннотаций и примечаний
Часто используется в полиграфии.
Photo Shop Document. Позволяет запоминать параметры слоев,
каналов, степени прозрачности, множества масок. Большой
объем файлов.
Используется при редактировании фотографий, создания
рекламных буклетов и т.д.

5. Программные средства создания растровых изображений

Paint. Популярен и относительно прост, однооконный, относится к
редакторам первого типа, входит в программное обеспечение Windows.
Представляет собой OLE-сервер.

6. Технология OLE (Object Linking and Embedding)

Технология OLE (Object Linking and Embedding)
Технология управления и обмена информацией между программным
интерфейсом других приложений. Связывание и внедрение объектов
(Object Linking and Embedding).
OLE позволяет создавать объекты (рисунки, чертежи и текст) в
одном приложении, а затем отображать эти объекты в других
приложениях. Например, при помощи технологии OLE можно создать
диаграмму в электронной таблице, а затем отобразить ее в
CorelDRAW. Объекты, помещенные в приложение, использующее
OLE, называются OLE-объектами. Для того, чтобы технология OLE
действовала, приложение, используемое для создания OLE-объекта, и
приложение, в которое помещается OLE-объект, должны
поддерживать режим OLE. CorelDRAW поддерживает все функции
OLE, однако некоторые приложения поддерживают лишь часть этих
функций.

Редактор Painter обладает широкими возможностями средств
рисования и работы с цветом, позволяя, в частности, имитировать
различные инструменты (кисти, карандаши, перо, уголь) и материалы
(акварель, масло, тушь).

Последние версии программы Free Hand обладают богатыми
средствами редактирования изображений и текста, содержат
библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с
цветом, в том числе средства многоцветной градиентной заливки.

К графическим редакторам второго типа относятся, например,
редакторы Adobe Photoshop, Photostyler, Picture Publisher и др.
Большой спектр средств обработки готовых изображений, такие
как улучшение яркости и контраста, повышение четкости, цветовая
коррекция, отмывка, обтравка, набивка, растушевка, монтаж и др.

11. Средства создания и обработки векторной графики

1)
2)
графические редакторы, такие как Adobe Illustrator,
Macromedia Freehand, CorelDraw и др.;
векторизаторы (трассировщики) – специализированные пакеты
преобразования растровых изображений в векторные, такие как
Adobe Streamline, CorelTrace и др.
Программные средства для работы с векторной графикой
предназначены для создания иллюстраций и в меньшей степени
для их обработки.
Такие средства широко используют в рекламных агентствах,
дизайнерских бюро, редакциях и издательствах.
Имеются примеры высокохудожественных произведений,
созданных средствами векторной графики, но они скорее
исключение, чем правило.

Векторный редактор CorelDraw считается одним из основных
пакетов создания и обработки векторной графики на платформе
Windows.
К его преимуществам относятся развитая система управления и
обширные средства настройки параметров инструментов.
По возможностям создания самых сложных художественных
композиций CorelDraw заметно превосходит конкурентов. Однако
интерфейс программы сложен для освоения.

Векторный редактор Adobe Illustrator является одним из
общепризнанных лидеров среди программ этого класса. Его особое
преимущество заключается в хорошо отлаженном взаимодействии с
другими продуктами компании Adobe, прежде всего с пакетами
Photoshop и PageMaker. Эти приложения выполнены в едином стиле
и образуют законченный пакет.

14. Форматы файлов векторной графики.

wmf (метафайл Windows) - универсальный формат для
Windows-дополнений. Используется для хранения
коллекции графических изображений Microsoft ClipАrt.
Основные недостатки - искажение цвета, невозможность
сохранения ряда дополнительных параметров объектов
.cgm (метафайл компьютерной графики) - широко использует
стандартный формат векторных графических данных в
сети Internet
.cdr (файлы CorelDRaw) - формат, который используется в
векторном графическом редакторе Corel Draw
.ai
формат, который поддерживается векторным редактором
Adobe Illustrator

Программные средства для работы с фрактальной графикой.
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.
Фрактальную графику чаще используют в развлекательных
программах.

Файлы фрактальных изображений имеют расширение .fif.
Обычно файлы в формате .fif получаются несколько меньше файлов
в формате .jpg, но бывает и наоборот. Файлы в формате .jpg почти
сразу демонстрируют свою дискретную природу: при изменении
размера появляется пресловутая лесенка. А вот .fif файлы, с
увеличением показывают все новую степень детализации структуры,
сохраняя эстетику изображения.

17. API

Интерфейс
программирования
приложений
(application programming interface, API ) — набор готовых
классов, процедур, функций, структур и констант,
предоставляемых приложением (библиотекой, сервисом)
для использования во внешних программных продуктах.

18. API графических интерфейсов

Direct3D (часть DirectX)
DirectDraw (часть DirectX)
GDI
GDI+
GTK
Motif
OpenGL
OpenVG
Qt
SDL
Tk
WxWidgets
X11
Zune

19. API Microsoft DirectX

Набор API, разработанных для решения задач,
связанных с программированием под Microsoft Windows.
Применяется для решения различных задач: от
программного управления аппаратным обеспечением
компьютера до разработки мультимедийных приложений,
использующих различные типы информации, и создания
виртуальных миров.

20. Структура API Microsoft DirectX

- низкоуровневые интерфейсы, входящие в состав DirectX
Foundation;
- высокоуровневые интерфейсы, составляющие DirectX
Media.

21. DirectX Foundation

- предоставляет в распоряжение разработчиков набор
низкоуровневых программных интерфейсов, который
обеспечивает эффективный доступ ко всем возможностям
компьютера, работающего под управлением ОS Windows,
реализованным на уровне аппаратного обеспечения – 3Dускорителя, звуковых карт, устройств ввода информации.
"слой аппаратной абстракции" (Hardware Abstraction Layer,
HAL)
"слой аппаратной эмуляции" (Hardware Emulation Layer,
HEL)

22. DirectX Foundation

- "слой аппаратной абстракции" (Hardware Abstraction
Layer, HAL) - использует программные драйверы для
обеспечения взаимодействия программных и аппаратных
средств. DirectX автоматически определяет технические
возможности
компьютера
и
устанавливает
соответствующие параметры.
DirectX также позволяет выполнять мультимедийные
приложения,
требующие
аппаратной
поддержки,
отсутствующей на данном компьютере. В этом случае они
программно
эмулируются
компонентом,
который
называется "слой аппаратной эмуляции" (Hardware
Emulation Layer, HEL) и обеспечивает программные
драйверы, работающие как недостающие устройства.

23. DirectX Media

- располагается над DirectX Foundation и обеспечивает
высокоуровневые сервисы – поддержку анимации,
потоковый вывод (возможность передачи и просмотра
аудио- и видеоинформации по мере ее загрузки из Internet)
и интерактивность.
- помогает решить задачу координации различных типов
мультимедийных эффектов, облегчая синхронизацию их
воспроизведения.

24. Компоненты DirectX Foundation

25. Архитектура Direct3D

26. Режим Immediate Mode

В этом режиме Direct3D обеспечивает разработчикам
аппаратную поддержку игровых и мультимедийных
приложений в среде Microsoft Windows.
Он позволяет добиться аппаратной независимости,
поддерживает переключаемую Z-буферизацию и Intel
ММХ-архитектуру процессоров.
В этом режиме основные графические примитивы
реализуются напрямую, без использования буферов
выполнения (execute buffers).

27. Режим Retained Mode

• Облегчает создание и анимацию трехмерных миров,
поддерживая две новые функции:
– интерполяторы анимации со смешением цветов,
плавными перемещениями объектов и множеством
различных видов трансформации;
– последовательное заполнение сеточной структуры
3DWin32объектов
(meshes),
позволяющее
осуществлять их постепенную загрузку с удаленных
серверов.
• Это дает возможность разработчикам эффективно
использовать трехмерную графику, освобождая их от
необходимости прямого управления структурами объектов
на низком уровне, а также последовательное заполнение

28. DirectDraw

Менеджер управления памятью, обеспечивающий
базовый
набор
функций
для
графических
и
мультимедийных приложений, работающих на платформе
Windows.
В отличие от традиционной Windows-графики
DirectDraw использует прямой доступ к дисплейной
памяти и графическим устройствам, обеспечивая при этом
полную совместимость с Windows-приложениями.

29. Интеграция DirectDraw в систему

30. DirectInput

31. Возможности DirectInput

игровые панели (game pads)
авиационные рули (flight yokes)
шлемы виртуальной реальности (virtual-reality headgear)
устройства с обратной отдачей, обеспечивающие такие
эффекты как вибрация, сопротивление при движении и т.д.

32. DirectMusic

• Компонент семейства технологий DirectX, представляющий
собой программную оболочку для создания музыкальных
шаблонов и инструкций по реакции на действия пользователя.
• Это позволяет разработчикам создавать фоновую музыку в
реальном времени на основе алгоритмов, задаваемых в Webстраницах или мультимедийных приложениях.
• DirectMusic обеспечивает полную реализацию стандарта
DownLoadable Sounds (DLS), позволяющего разработчикам
создавать
музыкальные
шаблоны,
воспроизводимые
практически на любой аппаратной платформе.
• В состав DirectMusic входит DirectMusic Producer интегрированный редактор, позволяющий работать со всеми
объектами
DirectMusic: стилями, шаблонами, DLSинструментами и т.д.

33. Компоненты DirectX Media

• DirectShow (ранее назывался ActiveMovie SDK);
• DirectAnimation (ранее назывался ActiveX Animation);
• DirectX Transform.

Компьютерная графика — раздел информатики, предметом которого является работа на компьютере с графическими изображениями (рисунками, чертежами, фотографиями, видеокадрами и пр.).

Графический редактор — прикладная программа, предназначенная для создания, редактирования и просмотра графических изображений на компьютере.

Виды компьютерной графики:

Растровая
Векторная
Фрактальная

Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровая графика

Применяется при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Для этого сканируют иллюстрации, фотографии, вводятся изображения с цифровых фотоаппаратов.

Растровое изображение – это своего рода мозаика, только вместо кусочков мозаики точки.

Основной элемент растрового экранного изображения – точка, называемая пикселем. Чтобы увидеть эти точки, нужно многократно увеличить изображение.

Растр (от англ. raster) – представление изображения в виде двумерного массива точек (пикселов), упорядоченных в ряды и столбцы

Для каждой точки изображения отводится одна или несколько ячеек памяти. Чем больше растровое изображение, тем больше памяти оно занимает.

Свойства растровой графики:

Большие объемы данных, которые нужно хранить и обрабатывать.
Невозможность увеличения изображения для рассмотрения деталей. Этот эффект называется пикселизацией

Важная характеристика экранного изображения – разрешение (resolution).

Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на данное изображение. Оно измеряется в пикселях на дюйм (dots per inch) – dpi. Чем выше разрешение, тем качественнее изображение, но больше его файл. За норму принимается 72 пикселя на дюйм (экранное разрешение). Экран и печатающее устройство имеют свои собственные разрешения.

Файлы с форматами растрового типа: имеют расширения: *.bmp, *.pcx, *.jpg , *.msp , *.img

Графический редактор Paint

Главные функции редактора:

создание графических изображений;
их редактирование.

Под редактированием понимают ввод изменений, исправлений и дополнений. Редактировать можно созданные изображения, а также готовые, в том числе и сканированные. Можно редактировать и изображение, скопированное через буфер обмена из другого приложения. Изображения можно масштабировать, вращать, растягивать. Их также можно сохранять в виде обоев рабочего стола.

Запуск Графического редактора Paint:

Стандартные | Графический редактор Paint

Инструменты, представляемые редактором Paint (рис. 1):

Выделение и Выделение произвольной области – выделяют весь рисунок или его фрагмент, для последующих операций.

Ластик/Цветной ластик – стирает либо все подряд (Ластик), либо только выбранный цвет.

Заливка – закрашивает выбранным цветом замкнутый участок рисунка.

Выбор цветов – позволяет уточнить тот или иной цвет в рисунке.

Масштаб – позволяет увеличить или уменьшить рисунок.

Карандаш – имитирует карандаш любого цвета.

Кисть – имитирует кисть любого цвета и формы.

Распылитель (аэрозольный баллончик) – имитирует распылитель любого цвета.

Надпись – позволяет вводить текст, который затем становится рисунком.

Линия, Кривая линия – позволяет рисовать прямые линии (Линия), и кривые (Кривая линия).

Прямоугольник, Многоугольник, Эллипс, Скругленный прямоугольник – эти инструменты позволяют рисовать соответствующие фигуры любого цвета и размера.

Чтобы воспользоваться инструментом, необходимо щелкнуть мышкой по значку с инструментом, затем перевести курсор мышки на поле для рисования, нажать и удерживать левую кнопку мышки.

Палитра цветов (рис. 2)

Если палитра отсутствует на экране, вызовите её командой Вид – Палитра (рис. 2). Найдите область, которая отражает текущий цвет . Верхний квадрат – это текущий цвет, т.е. цвет которым рисуем, он выбирается левой кнопкой мыши, а цвет фона (нижний квадрат) – правой кнопкой мыши. Для изменения оттенков цветов нужно зайти в меню Палитра – Изменить палитру.

Векторная графика

Векторная графика используется для создания иллюстраций. Используется в рекламе, дизайнерских бюро, редакциях, конструкторских бюро. С помощью векторной графики могут создаваться высокохудожественные произведения, но их создание очень сложно. Элементарный объект векторной графики – линия. Все в векторной иллюстрации состоит из линий. Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении. Объем памяти, занимаемый линией, не зависит от её размеров, так как линия представляется в виде формулы, а векторную графику называют вычисляемой графикой

Как и все объекты линии имеют свойства. К ним относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.д.).

Свойства векторной графики

Замкнутые линии имеют свойства заполнения цветом, текстурой, картой.
В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. Если линии задана толщина 0,15 мм, то как бы не увеличивали или уменьшали рисунок, эта линия будет иметь такую толщину. При распечатке изображения толщина линий сохраняется. Увеличивая изображение, можно подробно рассмотреть его детали, при этом качество не ухудшается.

Векторный редактор, встроенный в текстовый редактор MS Word

В текстовом редакторе VS Word создание векторных рисунков производится с использованием панели инструментов Рисование .

Для того, чтобы панель Рисование отображалась необходимо выполнить команду Вид/Панели инструментов/Рисование.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Действия
Выбор объектов
Свободное вращение
Автофигуры
Линия
Стрелка
Прямоугольник
Овал
Надпись
Добавить объект WordArt

11 Вставка картинок

12 Цвет заливки

Цвет линий
Цвет шрифта
Тип линии
Тип штриха
Вид стрелок
Тень
Объем

Основные операции

Основные операции над векторными изображениями – копирование, вырезка, вставка, удаление и перемещение – выполняются так же, как и для текстовых фрагментов. Единственное различие с растровыми изображениями – это выделение графического объекта, которое выполняется щелчком левой кнопкой мыши по этому объекту.

Изменение размеров объекта

Выделить объект
Удерживая указатель на ключевой точке (белые точки), изменить размеры объекта

Для копирования необходимо выделить объект
Выбрать в меню команд – Копировать
Выбрать в меню команд – Вставить

Для удаления необходимо выделить объект
Нажать клавишу delete

Вращение и наклон

Выделить объект
Удерживая указатель Вращения повернуть объект (зеленая точка свободного вращения)
Удерживая точки Наклона (желтые точки), изменить положение объекта

Выделить объект
Выбрать в меню команду – Рисование – Повернуть/ Отразить:

Отразить слева направо
Отразить сверху вниз

Можно сначала объект вращать, а затем отразить

Выделить объект
Выбрать в меню команд – Рисование – Повернуть/ Отразить:

Повернуть влево на 90°
Повернуть вправо на 90°

Поворот и Отражение можно выполнить и Свободным вращением

Группирование

Группировка – это объединение нескольких графических объектов в одну целостную группу.

Нажать кнопку Выбор объекта
Выделить все объекты
Рисование → Группировать

Разгруппирование

Разгруппирование– это разделение одного графического объекта на несколько графических.

Выделить объект
Рисование → Разруппировать (Необходимо, например, чтобы выполнить заливку разных фрагментов)

Порядок расположения объектов

Для создания различного расположения объектов используется команда

Рисование — Порядок (или щелчком правой кнопки вызвать контекстное меню):

На задний план
На передний план
Переместить вперёд
Переместить назад

Порядок расположения объектов и текста

Для создания различного расположения объектов и текста используется команда

Рисование — Порядок (или щелчком правой кнопки вызвать контекстное меню):

Поместить перед текстом
Поместить за текстом

Фрактальная графика

Фрактальная графика основана на автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальных изображений основано не в рисовании, а в программировании. Фрактальная графика редко используется в печатных или электронных документах.

Фрактальная графика, как и векторная — вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Все изображение строится по уравнению, поэтому ничего, кроме самого уравнения, в памяти хранить не надо.

Фигура, элементарные части которой повторяют свойства своих родительских структур, называется фрактальной. Простейшим фрактальным объектом является треугольник.

Фрактальными свойства обладают многие объекты живой и неживой природы. Фрактальным объектом является многократно увеличенная снежинка. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений.

Информатика и информационно-коммуникационные технологии в школе

Компьютерная графика. Аппаратные средства (монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер и др.). Программные средства (растровые и векторные графические редакторы, средства деловой графики, программы анимации и др.).

Аппаратные средства

Устройства вывода информации

Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, установленной в компьютере.
Изображение в компьютерном формате (в виде последовательностей нулей и единиц) хранится в видеопамяти, размещенной на видеокарте. Изображение на экране монитора формируется путем считывания содержимого видеопамяти и отображения его на экран.
Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране. В современных мониторах обновление изображения происходит обычно с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия изображения пользователем компьютера (человек не замечает мерцание изображения). Для сравнения можно напомнить, что частота смены кадров в кино составляет 24 кадра в секунду.

В настольных компьютерах обычно используются мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Изображение на экране монитора создается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой. Этот пучок электронов разгоняется высоким электрическим напряжением (десятки киловольт) и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (веществом, светящимся под воздействием пучка электронов).

Система управления пучком заставляет пробегать его построчно весь экран (создает растр), а также регулирует его интенсивность (соответственно яркость свечения точки люминофора). Пользователь видит изображение на экране монитора, так как люминофор излучает световые лучи в видимой части спектра. Качество изображения тем выше, чем меньше размер точки изображения (точки люминофора), в высокачественных мониторах размер точки составляет 0,22 мм.

Однако монитор является также источником высокого статического электрического потенциала, электромагнитного и рентгеновского излучений, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Современные мониторы практически безопасны, так как соответствуют жестким санитарно-гигиеническим требованиям, зафиксированным в международном стандарте безопасности
ТСО'99.

В портативных и карманных компьютерах применяют плоские мониторы на жидких кристаллах (ЖК). В последнее время такие мониторы стали использоваться и в настольных компьютерах.

ЖК-мониторы сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электрического напряжения могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них.

Преимущество ЖК-мониторов перед мониторами на ЭЛТ состоит в отсутствии вредных для человека электромагнитных излучений и компактности.

Мониторы могут иметь различный размер экрана. Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм = 2,54 см) и обычно составляет 15, 17, 19 и более дюймов.

Недостатки матричных принтеров состоят в том, что они печатают медленно, производят много шума и качество печати оставляет желать лучшего (соответствует примерно качеству пишущей машинки).

В последние годы широкое распространение получили черно-белые и цветные струйные принтеры. В них используется чернильная печатающая головка, которая под давлением выбрасывает чернила из ряда мельчайших отверстий на бумагу. Перемещаясь вдоль бумаги, печатающая головка оставляет строку символов или полоску изображения.

Струйные принтеры могут печатать достаточно быстро (до нескольких страниц в минуту) и производят мало шума. Качество печати (в том числе и цветной) определяется разрешающей способностью струйных принтеров, которая может достигать фотографического качества 2400 dpi. Это означает, что полоска изображения по горизонтали длиной в 1 дюйм формируется из 2400 точек (чернильных капель).

Лазерные принтеры обеспечивают практически бесшумную печать. Высокую скорость печати (до 30 страниц в минуту) лазерные принтеры достигают за счет постраничной печати, при которой страница печатается сразу целиком.

Высокое типографское качество печати лазерных принтеров обеспечивается за счет высокой разрешающей способности, которая может достигать 1200 dpi и более.

Для вывода сложных и широкоформатных графических объектов (плакатов, чертежей, электрических и электронных схем и пр.) используются специальные устройства вывода — плоттеры.

Принцип действия плоттера такой же, как и струйного принтера.

Устройства ввода информации

Сенсорный экран

Сенсорный , или тактильный, экран представляет собой поверхность, которая покрыта специальным слоем. Прикосновение к определенному месту экрана обеспечивает выбор задания, которое должно быть выполнено компьютером, или команды в экранном меню.

Сенсорный экран позволяет также перемещать объекты. Он удобен в использовании, особенно когда необходим быстрый доступ к информации. Такие устройства ввода можно увидеть в банковских компьютерах, аэропортах, а также в военной сфере и промышленности.

Световое перо

Световое перо похоже на обычный карандаш, на кончике которого имеется специальное устройство — светочувствительный элемент.

Соприкосновение пера с экраном замыкает фотоэлектрическую цепь и определяет место ввода или коррекции данных. Если перемещать по экрану такое перо, можно рисовать или писать на экране, как на листе бумаги.

Световое перо используется для ввода информации в самых маленьких персональных компьютерах — в карманных микрокомпьютерах. Оно также применяется в различных системах проектирования и дизайна.

Графический планшет, или дигитайзер

Графический планшет, или дигитайзер, используется для создания либо копирования рисунков или фотографий. Он позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги. Изображение преобразуется в цифровую форму, отсюда название устройства (от англ. digit — цифра).

С помощью специальной ручки можно чертить, рисовать схемы, добавлять заметки и подписи к электронным документам. Качество графических планшетов характеризуется разрешающей способностью, которая измеряется в lpi (линиях на дюйм) и способностью реагировать на силу нажатия пера.

В хороших планшетах разрешающая способность достигает 2048 lpi (перемещение пера по поверхности планшета на 1 дюйм соответствует перемещению на 2048 точек на экране монитора), а количество воспринимаемых градаций нажатий на перо составляет 1024.

Условия создания изображения приближены к реальным, достаточно специальным пером или пальцем сделать рисунок на специальной поверхности. Результат работы дигитайзера воспроизводится на экране монитора и в случае необходимости может быть распечатан на принтере. Дигитайзерами обычно пользуются архитекторы, дизайнеры.

Сканер предназначен для ввода в компьютер графической или текстовой информации с листа бумаги, со страницы журнала или книги. Для работы сканера необходимо программное обеспечение, которое создает и сохраняет в памяти электронную копию изображения. Все разнообразие подобных программ можно подразделить на два класса — для работы с графическим изображением и для распознавания текста.

Сканируемое изображение освещается белым светом (черно-белые сканеры) или тремя цветами (красным, зеленым и синим). Отраженный свет проецируется на линейку фотоэлементов, которая движется, последовательно считывает изображение и преобразует его в компьютерный формат. В отсканированном изображении количество различаемых цветов может достигать десятков миллиардов.

Сканеры различаются по следующим параметрам:

глубина распознавания цвета: черно-белые, с градацией серого, цветные;

оптическое разрешение, или точность сканирования, измеряется в точках на дюйм и определяет количество точек, которые сканер различает на каждом дюйме;

К важным характеристикам сканера также относятся время сканирования и максимальный размер сканируемого документа.
Сканеры находят широкое применение в издательской деятельности, системах проектирования, анимации. Эти устройства незаменимы при создании презентаций, докладов, рекламных материалов высокого качества.

Разрешающая способность сканеров составляет 600 dpi и выше, то есть на полоске изображения длиной 1 дюйм сканер может распознать 600 и более точек.

Цифровые камеры и ТВ-тюнеры

Последние годы все большее распространение получают цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты). Цифровые камеры позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом (компьютерном) формате.

Цифровые видеокамеры могут быть подключены к компьютеру, что позволяет сохранять видеозаписи в компьютерном формате.

Если установить в компьютер специальную плату (ТВ-тюнер) и подключить к ее входу телевизионную антенну, то появляется возможность просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере.

Программные средства

Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы — графические редакторы. Графический редактор — это программа создания, редактирования и просмотра графических изображений. Графические редакторы можно разделить на две категории: растровые и векторные.

Растровые графические редакторы. Растровые графические редакторы являются наилучшим средством обработки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций цветов и полутонов. Среди растровых графических редакторов есть простые, например стандартное приложение Paint, и мощные профессиональные графические системы, например Adobe Photoshop.

Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Любой пиксель имеет фиксированное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует некоторого количества бит информации, которое зависит от количества цветов в изображении.

Качество растрового изображения определяется размером изображения (числом пикселей по горизонтали и вертикали) и количества цветов, которые могут принимать пиксели.

Растровые изображения очень чувствительны к масштабированию (увеличению или уменьшению). Когда растровое изображение уменьшается, несколько соседних точек превращаются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При укрупнении изображения увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, который виден невооруженным глазом.

Векторные графические редакторы. Векторные графические изображения являются оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежи, схемы и т. д.). для которых имеет значение наличие четких и ясных контуров. С векторной графикой вы сталкиваетесь, когда работаете с системами компьютерного черчения и автоматизированного проектирования, с программами обработки трехмерной графики.

К векторным графическим редакторам относятся графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространены CorelDRAW и Adobe Illustrator.

Векторные изображения формируются из объектов (точка, линия, окружность и т. д.), которые хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул.

Например, графический примитив точка задается своими координатами (X, Y), линия — координатами начала (XI, У1) и конца (Х2, Y2), окружность — координатами центра (X, Y) и радиусом (К), прямоугольник — величиной сторон и координатами левого верхнего угла (Xl, Y1) и правого нижнего угла (Х2, Y2) и т. д. Для каждого примитива назначается также цвет.

Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем. Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества.

Панели инструментов графических редакторов. Графические редакторы имеют набор инструментов для создания или рисования простейших графических объектов: прямой линии, кривой, прямоугольника, эллипса, многоугольника и т. д. После выбора объекта на панели инструментов его можно нарисовать в любом месте окна редактора.

Выделяющие инструменты. В графических редакторах над элементами изображения возможны различные операции: копирование, перемещение, удаление, поворот, изменение размеров и т. д. Чтобы выполнить какую-либо операцию над объектом, его сначала необходимо выделить.

Для выделения объектов в растровом графическом редакторе обычно имеются два инструмента: выделение прямоугольной области и выделение произвольной области. Процедура выделения аналогична процедуре рисования.

Выделение объектов в векторном редакторе осуществляется с помощью инструмента выделение объекта (на панели инструментов изображается стрелкой). Для выделения объекта достаточно выбрать инструмент выделения и щелкнуть по любому объекту на рисунке.

Инструменты редактирования рисунка позволяют вносить в рисунок изменения: стирать его части, изменять цвета и т. д. Для стирания изображения в растровых графических редакторах используется инструмент Ластик, который убирает фрагменты изображения (пиксели), при этом размер Ластика можно менять.

В векторных редакторах редактирование изображения возможно только путем удаления объектов, входящих в изображение, целиком. Для этого сначала необходимо выделить объект, а затем выполнить операцию Вырезать.

Операцию изменения цвета можно осуществить с помощью меню Палитра, содержащего набор цветов, используемых при создании или рисовании объектов.

Текстовые инструменты позволяют добавлять в рисунок текст и форматировать его.

В растровых редакторах инструментом Надпись (буква А на панели инструментов) создаются текстовые области на рисунках. Установив курсор в любом месте текстовой области, можно ввести текст. Форматирование текста производится с помощью панели Атрибуты текста.

В векторных редакторах тоже можно создавать текстовые области для ввода и форматирования текста. Кроме того, надписи к рисункам вводятся посредством так называемых выносок различных форм.

Масштабирующие инструменты в растровых графических редакторах дают возможность увеличивать или уменьшать масштаб представления объекта на экране, не влияя при этом на его реальные размеры. Обычно такой инструмент называется Лупа.
В векторных графических редакторах легко изменять реальные размеры объекта с помощью мыши.

Форматы графических файлов

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

Сжатие применяется для растровых графических файлов, так как они имеют обычно достаточно большой объем. Сжатие графических файлов отличается от их архивации с помощью программ архиваторов. тем, что алгоритм сжатия включается в формат графического файла.

Некоторые форматы графических файлов являются универсальными, так как могут быть обработаны большинством графических редакторов. Некоторые программы обработки изображений используют оригинальные форматы, которые распознают только самой создающей программой.

Рассмотрим некоторые форматы графических файлов:

BMP – универсальный формат растровой графики в windows.

GIF – формат растровых графических файлов для различных ОС. Используется для размещения графических изображений в Интернете.

JPEG - формат растровых графических файлов, который использует эффективных алгоритм сжатия (с потерями). Используется для размещения графических изображений в Интернете.

WMF – универсальных формат векторных графических файлов для windows-приложений.

CDR – оригинальный формат векторных графических файлов, используется в системе обработки изображений CorelDraw.

Графическая информация — информация, представленная в виде изображений. Изображения при этом могут быть неподвижными (рисунки, фотографии, слайды и т.д.) и подвижными (анимация, видео и т.д.). Графическую, как и текстовую, информацию можно создавать и редактировать на компьютере. В информатике существует специальная область, называемая компьютерной графикой, которая изучает методы и средства создания и обработки изображений с помощью программных и аппаратных средств компьютера. Компьютерная графика бывает двухмерной — 2D (от англ, two dimensions — два измерения) и трехмерной — 3D (от англ, three dimensions — три измерения).

В двухмерной графике различают три основных вида: растровая, векторная и фрактальная графика. Отличаются они друг от друга принципами формирования изображения на экране монитора или при печати на бумажном носителе.

Растровую графику применяют в основном при обработке и редактировании графических изображений в мультимедийных и полиграфических изданиях. Растр — изображение, построенное из отдельных элементов (точек), как правило, расположенных регулярно. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создаются вручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели сканируют иллюстрации, заранее подготовленные на бумаге, или фотографии. В настоящее время для ввода растровых изображений в компьютер широко используются цифровые фотоаппараты и видеокамеры. Изображение в растровой графике представляется в виде набора точек, поэтому основным элементом растрового изображения является точка. Если изображение формируется на экране монитора, то эта точка называется пикселом (picture element — piXel, элемент картины). В зависимости от настроек графического разрешения монитора на экране могут размещаться изображения, имеющие 800 х 600, 1024 х 768 и более пикселов. С размером изображения непосредственно связано его разрешение. Значение этого параметра измеряется в точках на дюйм (dot per inch — dpi). Например, для монитора с диагональю 17 дюймов полный размер изображения составляет около 36 х 27 см. Поскольку дюйм равен 2,54 см, то при работе монитора компьютера в режиме с разрешением 1024 х 768 пикселов разрешение экранного изображения составит 72 dpi. При печати разрешение требуется намного выше, оно составляет в среднем 200—300 dpi.

К достоинству растровой графики относится высокое качество изображений объектов с большим числом цветов и плавными цветовыми переходами.

К недостаткам растровой графики можно отнести:

• большие информационные объемы файлов растровой графики;
• невозможность увеличить растровые изображения без потери качества, поскольку увеличение размеров изображения приводит к увеличению размеров пикселов и качество изображений ухудшается, этот эффект называется пикселизацией.

Векторная графика предназначена в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени — для их обработки. Такие иллюстрации широко используются в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. В векторной графике основными элементами изображения являются наборы геометрических примитивов, которые рассматриваются как некоторые объекты. Обычно в качестве таких объектов выбираются точки, прямые линии, окружности, прямоугольники или в общем случае сплайны (от англ. spline — планка, рейка, кусочно-заданная функция, совпадающая с более простыми функциями на каждом элементе разбиения своей области определения) некоторого порядка. Объектам в векторной графике присваиваются некоторые параметры (атрибуты), например, форма линии, ее толщина, цвет, стиль линии. Рисунок, созданный в векторной графике, хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. Например, если в растровой графике линия представляется как совокупность точек и для каждой точки линии отводится один, два, три или более байтов памяти (т.е. чем длиннее линия, тем больше памяти необходимо для ее представления), то в векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от ее размеров. При любых преобразованиях линии изменяются параметры объекта — линии, а объем необходимой памяти остается неизменным.

К достоинствам векторной графики по сравнению с растровой графикой можно отнести:

• небольшие информационные объемы файлов, созданные с помощью векторной графики;
• изображения без потери качества могут масштабироваться, поворачиваться, деформироваться; кроме того, проще производится имитация трехмерного пространства, что открывает компьютерному дизайнеру простор для творчества.

К недостаткам векторной графики можно отнести:

• высокую степень трудоемкости при создании художественных иллюстраций;
• серьезные проблемы, возникающие при создании реалистичных художественных композиций. Это объясняется тем, что не всякое реалистическое изображение можно представить в виде набора примитивов, поэтому векторную графику, применяют в основном для оформительских, чертежных и проектно-конструкторских работ.

Фрактальная графика является разновидностью векторной, тем не менее ее выделяют в отдельный вид из-за отличий от векторной графики, которые состоят в том, что примитивы в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по одному или нескольким уравнениям, поэтому хранятся только коды процедур, выполняющих вычисления координат точек изображения. Фрактальную графику применяют в основном для создания оригинальных художественных иллюстраций. В качестве основного объекта во фрактальной графике используется фрактал — объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями. Фракталы позволяют описывать классы изображений, для детального описания которых требуется относительно небольшой объем памяти.

Фракталы не применяются одновременно к изображениям вне этих классов. Характерной особенностью фрактального объекта является подобие частей объекта свойству всего объекта. Таким свойством обладают объекты живой и неживой природы — например, лист папоротника, снежинка, некоторые кристаллы. Способность фрактальной графики моделировать с помощью вычислений образы живой природы часто используют для создания необычных иллюстраций.

Трехмерная компьютерная графика широко используется в кино, телевидении, компьютерных играх и т.д. В трехмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются в виде набора поверхностей. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. Всеми визуальными преобразованиями в ЗО-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц: матрица поворота, матрица сдвига, матрица масштабирования. Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет три вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (х, у, ?). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, который может быть повернутым, сдвинутым или масштабированным относительно исходного полигона.

Учебная анимация.

Читайте также: