2 д графика реферат

Обновлено: 05.07.2024

На сегодняшний день мы наблюдаем активное внедрение компьютерных технологий в искусство, что значительно расширяет его возможности; реализацией задач расшифровки с помощью компьютерных технологий, прочтения, глубокого анализа многих произведений искусства прошлого и современности. Компьютерная графика с сороковых годов XX века прошла сложный путь в своем развитии: от электронных абстракций до сложных композиций, созданных при помощи трехмерной графики. 80-90 годы XX века - период развития компьютерной графики, что повлияло на формирование нового художественного направления в искусстве.
Трехмерная графика определила появление нового современного виртуального искусства. Компьютерная графика характеризуется стилистическим плюрализмом, поливариантностью.
Художник-компьютерщик, который главной целью своего творчества считает выразительные цифровые инструментальные средства позволяющие ему имитировать традиционную живопись и графику. Не являясь материальной средой, компьютерные технологии предоставляют художнику широкий спектр возможностей работать в традиционных или в авангардных направлениях, иметь индивидуальный творческий почерк, основанный на выборе используемых эффектов. Компьютерную графику можно смело назвать одним из направлений искусства постмодернизма. Спецификой постмодернистского искусства является связь с неклассической трактовкой классической традиции, а именно: формой, методами рисования, инструментами, которым и является компьютер.
Данный реферат имеет целью выяснить особенности влияния компьютерных технологий на искусство, рассмотреть сущность на современном этапе развития. А также рассмотрим основные перспективы развития компьютерного искусства.

1. Понятие о компьютерном искусстве Компьютер – средство моделирования и демонстрации законов, лежащих в основе художественного, научного и технического творчества, как средство создания новых произведений искусства.
В результате технической революции произошли кардинальные изменения во всех сферах человеческой деятельности, в том числе и в искусстве. Новые технологии повлияли на художественную среду и в результате возник новый феномен искусства – цифровые искусства.
Под цифровыми искусствами понимаются такие виды художественной деятельности, концептуальная и продуктивная база которых определяется цифровой средой.
Компьютерное искусство (цифровое искусство) – творческая деятельность, основанная на использовании информационных (компьютерных) технологий, результатом которой являются художественные произведения в цифровой форме (рис.1).

Список используемых источников

1. Дэн Маргулис. Photoshop для профессионалов: классическое руководство по цветокорекции. Четвертое издание / перевод с англ. Москва : Интерсофтмарк, 2003. 464с. ил.
2. Настащук Н.А. Информационные технологии на базе свободного программного обеспечения: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2010. – 215 с.
3. Роберт Н. В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы, перспективы использования. Москва: Школа-Пресс, 1994. 324с.
4. Рудаков Д. Алая книга цифровой фотографи. СПб: Петербург, 2010. 128с. ил.
5. Синаторов С.В. Информационные технологии. Москва, 2014. 336 с.
6. Хоффман, Кэти Рай. Технология. Искусство. Коммуникация. Москва, 1993. 248с.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Выполнила: Абдуллаева Ф.Ш., 14 ИПФ

Проверила: Карева А.С.

1 Двумерная графика (2D)

1.1 Фрактальная графика

1.2 Растровая графика

1.3 Векторная графика

1.4 Растровая и векторная графика

2 Трёхмерная графика

Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не, только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агентствам, но часто обходятся собственными силами и доступными программными средствами.

Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения.

Основные трудозатраты в работе редакций и издательств тоже составляют художественные и оформительские работы с графическими программами.

Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернета и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую "паутину" миллионы "домашних страниц".У страницы, оформленной без компьютерной графики мало шансов привлечь к себе массовое внимание.

Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт

1 Двумерная графика (2D)

Двумерная компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую, хотя обособляют ещё и фрактальный тип представления изображений.

1.1 Фрактальная графика

Фрактальная графика основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.

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 целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.

1.2 Растровая графика

Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать:

разрешение экранного изображения;

разрешение печатного изображения.

Разрешение оригинала. Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм (dots per inch – dpi) и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки и создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и другим параметрам. В общем случае действует правило: чем выше требование к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.

Разрешение экранного изображения. Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселем. Размер пикселя варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешение оригинала и масштаб отображения.

Мониторы для обработки изображений с диагональю 20–21 дюйм (профессионального класса), как правило, обеспечивают стандартные экранные разрешения 640х480,800х600, 1024х768, 1280х1024, 1600х1200, 1600х1280, 1920х1200, 1920х1600 точек.

Расстояние между соседними точками люминофора у качественного монитора составляет 0,22–0,25 мм.

Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150–200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве 200–300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода. В случае если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.

Разрешение печатного изображения и понятие линиатуры. Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумага, пленка и т. д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch – Ipi) и называется линиатурой.

Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадет с размером элемента растра. В этом случае говоря то 100% заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0%. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98%. При этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона создается за счет увеличения размеров точек и, как следствие, сокращения пробельного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра. Такой метод называют растрированием с амплитудной модуляцией (AM).

Интенсивность тона (так называемую светлоту) принято подразделять на 256 уровней. Большее число градаций не воспринимается зрением человека и является избыточным. Меньшее число ухудшает восприятие изображения (минимально допустимым для качественной полутоновой иллюстрации принято значение 150 уровней). Нетрудно подсчитать, что для воспроизведения 256 уровней тона достаточно иметь размер ячейки растра 256 = 16 Х 16 точек.

При выводе копии изображения на принтере или полиграфическом оборудовании линиатуру растра выбирают, исходя из компромисса между требуемым качеством, возможностями аппаратуры и параметрами печатных материалов. Для лазерных принтеров рекомендуемая линиатура составляет 65-100 Ipi, для газетного производства – 65-85 lpi, для книжно-журнального – 85-133 lpi, для художественных и рекламных работ – 133-300 lpi.

При печати изображений с наложением растров друг на друга, например многоцветных, каждый последующий растр поворачивается на определенный угол.

Традиционными для цветной печати считаются углы поворота: 105 градусов для голубой печатной формы, 75 градусов для пурпурной, 90 градусов для желтой и 45 градусов для черной. При этом ячейка растра становится косоугольной, и для воспроизведения 256 градаций тона с линиатурой 150 lpi уже недостаточно разрешения 16х150=2400 dpi. Поэтому для фотоэкспонирующих устройств профессионального класса принято минимальное стандартное разрешение 2540 dpi, обеспечивающее качественное растрирование при разных углах поворота растра.

Таким образом, коэффициент, учитывающий поправку на угол поворота растра, для цветных изображений составляет 1,06.

Динамический диапазон. Качество воспроизведения тоновых изображений принято оценивать динамическим диапазоном (D). Это оптическая плотность, численно равная десятичному логарифму величины, обратной коэффициенту пропускания (для оригиналов, рассматриваемых “на просвет”, например слайдов) или коэффициенту отражения (для прочих оригиналов, например полиграфических отпечатков).

Для оптических сред, пропускающих свет, динамический диапазон лежит в пределах от 0 до 4. Для поверхностей, отражающих свет, значение динамического диапазона составляет от 0 до 2. Чем выше динамический диапазон, тем большее число полутонов присутствует в изображении и тем лучше качество его восприятия.

Связь между параметрами изображения и размером файла. Средствами растровой графики принято иллюстрировать работы, требующие высокой точности в передаче цветов и полутонов. Однако размеры файлов растровых иллюстраций стремительно растут с увеличением разрешения. Фотоснимок, предназначенный для домашнего просмотра (стандартный размер 10х15 см, оцифрованный с разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате TIFF с включенным режимом сжатия около 4 Мбайт. Оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает 45-50 Мбайт. Цветное изображение формата А4 занимает 120-150 Мбайт.

Масштабирование растровых изображений. Одним из недостатков растровой графики является так называемая пикселизация изображений при их увеличении (если не приняты специальные меры). Раз в оригинале присутствует определенное количество точек, то при большем масштабе увеличивается и их размер, становятся заметны элементы растра, что искажает саму иллюстрацию (рис.4). Для противодействия пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением, достаточным для качественной визуализации при масштабировании.

Другой прием состоит в применении стохастического растра, позволяющего уменьшить эффект пикселизации в определенных пределах. Наконец, при масштабировании используют метод интерполяции, когда увеличение размера иллюстрации происходит не за счет масштабирования точек, а путем добавления необходимого числа промежуточных точек.

Безусловно, в современном мире, интерес к компьютерной графике и анимации очень велик. И на сегодняшний день компьютерная графика и анимация прочно вошли в нашу жизнь. Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. В каждой организации возникает потребность в рекламных объявлениях, листовках, буклетах и т.д. В связи с появлением и развитием Интернета появилась широкая возможность использования графических программных средств.

Областное государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

"Ульяновский педагогический колледж"

Преподавание в начальных классах очное обучение

студентка 1 курса 103 группы

Ипеева Фаина Сергеевна

Кузнецова Галина Александровна

Компьютерная графика 4

Виды компьютерной графики 5

Компьютерная анимация 8

Программное обеспечение для создания компьютерной анимации 12

Список литературы 14

Цель работы: Изучить виды анимации. Познакомится с программным обеспечением для создания компьютерной анимации

Составить список свободных, условно свободных и коммерческих программ позволяющих создать компьютерную анимацию;

Используя свободное программное обеспечение создать анимированный баннер для школьного сайта.

План изучения теории

Компьютерная графика. Виды компьютерной графики.

Компьютерная анимация. Виды компьютерной анимации. Форматы (расширение) файлов содержащие анимацию.

Программное обеспечение позволяющее создать компьютерную анимацию:

Компьютерная графика— область деятельности, в которой компьютеры используются в качестве инструмента как для синтеза (создания)изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира.

Основные области применения

Научная графика Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.

Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы.

Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера.

Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации.

ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ

Двухмерная графика

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, кривые некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него строится новое. Математическое описание векторного рисунка остаётся прежним, изменяются только значения некоторых переменных, например, коэффициентов. При преобразовании растровой картинки исходными данными является только описание набора пикселей, поэтому возникает проблема замены меньшего числа пикселей на большее (при увеличении), или большего на меньшее (при уменьшении). Простейшим способом является замена одного пикселя несколькими того же цвета (метод копирования ближайшего пикселя: Nearest Neighbour). Более совершенные методы используют алгоритмы интерполяции, при которых новые пиксели получают некоторый цвет, код которого вычисляется на основе кодов цветов соседних пикселей.

Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.

Растровая графика

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

В растровом виде представимо любое изображение, но этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

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. 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, поверхности местности.

Трёхмерная графика

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц:

Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). 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, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного.

Раньше анимацию создавали вручную — карандашом и тушью на кальке. Потом стали применять компьютеры. В начале, использовали большие компьютеры, они назывались мейнфреймы. Потом создатели мультфильмов перешли на мощные графические станции.

А в наше время для того чтобы создать простой анимационный фильм, достаточно мощности обычного персонального компьютера.

Анимация (от фр. animation - оживление, одушевление ) - вид киноискусства, в котором фильм создается путем покадровой съемки рисунков или кукольных сцен. У анимации есть своя история, так создателем технологии выполнения мультфильмов кадр за кадром считается Э.Рейно. Но наиболее широкое распространение анимация получила во времена Уолта Диснея. Принципы анимации, которые он использовал, стали настолько результативными, что они до сих пор считаются основой основ для мультипликатора.
Существует несколько видов анимации: Традиционная, Стоп-кадровая, Компьютерная. Компьютерная и Традиционная - по-сути, одно и то же, только Традиционная рисуется руками на бумаге, а Компьютерная - на планшете, в какой-либо программе. Анимация - сложный процесс, занимающий очень много времени. Наиболее трудоемкой в исполнении считается Традиционная анимация, поэтому она сейчас используется очень редко. В Компьютерной анимации все намного проще.

Так же компьютерную анимацию можно разделить на виды: Flash-анимация, покадровая классическая, 3D анимация.

Flash-анимация

Flash-анимация основана на принципе анимации по ключевым кадрам. Расстановка ключевых кадров производится аниматором. Промежуточные же кадры генерирует специальная программа. Этот способ наиболее близок к традиционной рисованной анимации, только роль фазовщика берет на себя компьютер, а не человек.

Процесс создания мультфильмов состоит из нескольких этапов:

Первый этап - идея и сценарий;

Третий - Создание аниматика (грубый макет мультфильма. Уже на основе аниматика можно судить о происходящем действии, В аниматике уже присутствует анимация, но движения персонажей могут быть изменены на следующем этапе),

Четвертый и самый продолжительный – Анимация;

Пятый - чистовая обрисовка;

Шестой - монтаж и сборка фильма.

Покадровая компьютерная анимация

Основные виды компьютерной анимации: покадровая анимация, анимация движения объектов и анимация формы. Покадровая анимация (мультипликация) состоит в прорисовке всех фаз движения. Все кадры при этом являются ключевыми. Автоматическая анимация движения или формы заключается в рисовании ключевых кадров, соответствующих основным фазам или этапам движения, и последующем автозаполнении промежуточных кадров.

В основе любой анимации лежит фиксация фаз движения объектов -определение в каждый момент времени их положения, формы, размеров и иных свойств, например цвета. Эту операцию называют фазовкой или таймингом.

Чтобы уменьшить трудозатраты и избежать ошибок при работе на компьютере, полезно сначала наметить фазы на бумаге. При анимации движения неодушевленных объектов можно ограничиться указанием траектории движения и фиксацией объектов в наиболее важных для данной ситуации положениях. При этом следует учитывать, что механическое движение любых объектов подчиняется законам физики.

Трёхмерная компьютерная анимация

В основном она создаётся с помощью компьютеров, при использовании концепции окружающей среды, то есть трёхмерной среды. Таким образом, вместо обычной анимации, используя компьютер, можно создать трёхмерные объекты, которые выглядят и двигаются более реалистично, чем их двухмерные аналоги.

Область применения компьютерной анимации

Хранение компьютерной анимации

Компьютерная анимация может храниться в универсальных графических файлах (например, в формате GIF) в виде набора независимых изображений, либо в специализированных файлах соответствующих пакетов анимации (swf, 3ds Max, Blender, Maya и т. п.) в виде текстур и отдельных элементов, либо в форматах, предназначенных для просмотра (FLIC (англ.)) и применения в играх (Bink). Также, анимация может сохраняться в форматах, предназначенных для хранения видео (например, AVI, MPEG-4).

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ АНИМАЦИИ

Adobe Photoshop — является платной программой. Основное назначение программы Adobe Photoshop – создание фото реалистических изображений, работа с цветными сканированными изображениями, ретуширование, цветокоррекция, коллажирование, трансформации, цветоделение, создание анимированного покадрового изображения и другое.

GIMP — свободный графический редактор, который поддерживает больше тридцати форматов изображений, умеет работать со слоями, масками, фильтрами и режимами смешивания. Данный графический редактор позволяет создать анимационную графику в арсенале программы есть огромный спектр инструментов для цветокоррекции и обработки любых фотографий и изображений.

Adobe Flash – мультимедийная платформа компании Adobe для создания веб-приложений или мультимедийных презентаций. Широко используется для создания рекламных баннеров, анимации, игр, а также воспроизведения на веб-страницах видео- и аудиозаписей. Adobe Flash Professional — является платной программой

Blender — свободный пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендеринга, постобработки видео, а также создания интерактивных игр. Blender чаще используется на Linux.

Бесплатная программа Toon Boom Animation-ish предназначена для создания анимации, поздравительных открыток, web-сайтов, презентаций и школьных проектов. Благодаря несложному интерфейсу подходит для школьников. Toon Boom Animation-ish – простая программа для создания мультипликации.

Компьютерная графика, за последнее десятилетие переросшая тесные рамки научных и технических приложений и прочно обосновавшаяся во многих областях масс-медиа, включая прессу, кино и телевидение, привлекает все большее внимание не только специалистов, но и далеких от этой области людей. Учитывая стремительное удешевление компьютеров и появление все большего разнообразия инструментов для художников, аниматоров и кинопроизводителей, можно сказать, что наступает время, когда любой может попробовать себя в этой области. Так же, это подтверждает и наличие большого число свободного программного обеспечения для создания различного вида компьютерной анимации.

Шауцукова, Л. З. Учебное пособие для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений / Л. З. Шауцукова. – М.: Просвещение, 2008. – 416 с.

Кричалов, А. А. Компьютерный дизайн. Учебное пособие / А. А. кричалов. – Мн.: СТУ МГМУ, 2008 г. – 154 с.

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. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера

назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки [1, c.398].

Целью теоретической части курсовой работы является исследование средств и технологий обработки графической информации. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассмотреть технологий, позволяющих осуществлять компьютерную обработку данных с помощью графических средств и описать технические и программные средства для работы с компьютерной графикой.

В практической части приведено описание решения задачи по планированию бюджета семьи Чижовой. Работа заканчивается заключением и списком использованных источников.

Для решения поставленной задачи наиболее целесообразно использовать пакет прикладных программ MS Excel. Его использование можно обосновать следующим:

в этом пакете есть все необходимые для выполнения поставленной задачи средства расчетов;
имеется развитая подсистема построения графиков и диаграмм;
этот пакет прикладных программ имеет на сегодняшний день наибольшее распространение на персональных компьютерах, что позволяет использовать созданные для расчета формы в дальнейшем для подобных задач в реальной работе экономиста.

Для выполнения курсовой работы использовалось следующее программное обеспечение:

1. Теоретическая часть

1.1. Компьютерная графика и ее виды

Компьютерная графика (также машинная графика) — область деятельности, в которой компьютеры используются как инструмент для синтеза (создания) изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Также компьютерной графикой называют результат такой деятельности.

По способам задания изображений графику можно разделить на категории (рис. 1):

Векторная графика;
Растровая графика;
Фрактальная графика.

Рисунок 1 – Виды компьютерной графики

1.1.1. Двухмерная графика

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Растровая графика

В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

Фрактальная графика

1.1.2. Трехмерная графика

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы (см. также: аффинное преобразование в линейной алгебре). В компьютерной графике используется три вида матриц:

матрица поворота;
матрица сдвига;
матрица масштабирования.

Ежегодно проходят конкурсы трехмерной графики, такие как Magick next-gen или Dominance War [2].

1.2. Технические средства компьютерной графики

Очевидно, для любой цифровой обработки изображений необходимо специальное оборудование, позволяющее как оцифровывать имеющиеся изображения, так и выводить изображения с компьютера на экран и в виде так называемой твердой копии на бумагу, пленку и другие носители. На рисунке 2 представлены основные аппаратные средства компьютерной графики.

Рисунок 2 – Аппаратные средства компьютерной графики

1.2.1. Устройства вывода: экраны

Монитор типа CRT остается самым распространенным устройством вывода графической информации, чему способствует отработанность технологии (электронно-лучевые трубки существуют с XIX века) и низкая стоимость при высоком качестве изображения. Светящееся изображение создается, как и на телевизионном экране, за счет свечения зерен люминофора красного, зеленого и синего цветов под действием потока электронов. CRT-мониторы отличаются отличной цветопередачей и высоким разрешением. С точки зрения потребителя главные параметры такого монитора – размер экрана по диагонали и частота кадровой развертки при выбранном разрешении (у таких мониторов разрешение можно менять программным путем).

Размер экрана традиционно выражается в дюймах. Для обычной работы вполне достаточен экран с диагональю в 17 дюймов. Для профессиональной работы с компьютерной графикой лучше приобрести монитор большего размера.

Частота кадровой развертки измеряется в герцах и показывает, сколько раз в секунду электронный луч перерисовывает картинку на экране. Чем выше частота, тем ниже мерцание изображения и тем ниже нагрузка на зрение. Лучше всего работать при частоте 100..120Гц. Минимально допустимая частота – 60Гц, ниже этой величины мерцание становится явно заметным. Частота зависит от текущего разрешения. Например, монитор может работать с частотой 100Гц в режиме 800´600 и только 75Гц – в режиме 1024´768.

К недостаткам CRT-мониторов относятся высокое энергопотребление (200..500Вт), наличие внутри корпуса опасно высокого напряжения в 20..40 тысяч вольт, заметный нагрев при работе, накопление статического заряда на экране, большие габариты и вес (монитор с диагональю 21 дюйм весит около 50кг).

TFT-мониторы формируют изображение из большого количества разноцветных светодиодов. Такие мониторы имеют фиксированное разрешение (например, 1024´768). Работа при меньшем разрешении возможна, но качество изображения при этом резко ухудшается. TFT-мониторы потребляют мало энергии, используют низковольтное питание, легки и малогабаритны. В ряде моделей экран можно повернуть на 90о для работы с документами формата А4. В то же время TFT-мониторам присущ ряд существенных недостатков. Они обеспечивают худшую цветопередачу по сравнению с CRT-мониторами, а также принципиально не позволяют выполнять цветовую калибровку, поэтому не применяются в полиграфии; размер пиксела на экране TFT-монитора несколько больше размера пятна люминофора у CRT-монитора и картинка выглядит более зернистой. Наконец, по стоимости TFT-мониторы дороже CRT-мониторов с тем же размером экрана.

Экраны, работающие на иных принципах (LCD, плазменные панели) не получили широкого распространения.

Любой монитор подключается к выходу видеокарты компьютера при помощи аналогового композитного RGB-выхода. Последние модели TFT-мониторов обеспечивают подключение цифрового видеовыхода, что несколько повышает качество изображения.

1.2.2. Устройства вывода твердых копий: принтеры и плоттеры

Твердые копии на бумаге получают при помощи устройств, известных как принтеры и плоттеры. Традиционно плоттером называется устройство печати больших форматов (свыше А3). По принципу действия и принтеры, и плоттеры в основном делятся на струйные и лазерные.

Струйные принтеры и плоттеры (англ. jet) формируют цветное изображение из капелек чернил четырех цветов. Они работают бесшумно и выдают распечатки высокого качества. В то же время вывод изображения большого формата может продолжаться несколько часов. Струйные устройства печати отличаются высокими эксплуатационными расходами – чернила для них дороги, а для качественной фотопечати требуется бумага со специальным покрытием, которая тоже стоит недешево. Еще один недостаток – частое засорение сопел печатающей головки из-за засыхания чернил. Кстати, чернила являются водорастворимыми, поэтому полученный отпечаток во влажной атмосфере или при попадании воды просто расползается.

Плоттеры отличаются только габаритами и возможностью рулонной подачи материала. В некоторых моделях можно установить лезвие вместо печатающей головки для вырезания контуров по самоклеющейся пленки.

Лазерные принтеры создают черно-белое изображение из мельчайших частиц тонера – специального порошка, который нагревается и впечатывается в бумагу. Получается стойкий отпечаток высокого качества. Лазерные принтеры дешевле в эксплуатации, чем струйные, и печатают заметно быстрее (6..20 страниц в минуту). Серьезный недостаток лазерных принтеров - ионизация воздуха лучом лазера, что приводит к выделению вредного для здоровья человека озона. По санитарным нормам в помещении с лазерным принтером необходима вытяжная вентиляция.

Большинство лазерных принтеров дают только черно-белое изображение. Цветные лазерные принтеры весьма дороги и громоздки. В них фактически совмещены три обычных лазерных принтера. Для приобретения такого принтера необходимо разрешение МВД, поскольку он прекрасно подходит для изготовления поддельных документов. В то же время вы не сможете напечатать поддельные банкноты на таких принтерах – для этого в них предусмотрена специальная защита.

Принтеры и плоттеры подключаются к компьютеру по интерфейсу COM, LPT или USB.

1.2.3. Устройства ввода: сканеры

Сканеры позволяют оцифровать изображение и представить его в растровом виде. Чаще всего используются планшетные сканеры формата A4. Разные модели отличаются скоростью сканирования и качеством распознавания мелких деталей изображения – так называемым оптическим разрешением. Для сканирования оригиналов большого формата на плоттер можно установить сканирующую головку.

Сканеры передают данные в компьютер по интерфейсу COM, LPT или USB. Последний вариант предпочтителен, так как он обеспечивает наибольшую скорость передачи данных.

1.2.4. Устройства ввода: цифровые фотоаппараты

Цифровой фотоаппарат фактически представляет собой сканер, фиксирующий картинку, создаваемую объективом на его фоточувствительной ПЗС-матрице. Полученное изображение передается в компьютер, обычно по USB-интерфейсу. Главный параметр цифрового фотоаппарата – число пикселов, на которые разбивается картинка. Чем оно выше, тем более мелкие детали будут различимы. При 3 MPx (мегапикселах) и выше достигается качество отпечатка 10´15см, сравнимое с обычной фотографией.

1.2.5. Устройства координатного ввода

Устройства координатного ввода обеспечивают ввод координат на плоскости, чаще всего при помощи перемещения пользователем некоторого объекта. Наиболее распространенное такое устройство – всем знакомая компьютерная мышь.

Современные модели оптических мышей снабжены миниатюрной видеокамерой, фотографирующей поверхность с большой частотой, и процессором, рассчитывающим величину смещения между двумя последовательно сделанными снимками.

Планшет состоит из чувствительной к нажиму поверхности и специальной ручки, учитывающей усилие нажима. Планшет часто используется дизайнерами в качестве электронной кисти.

Световое перо когда-то являлось основным устройством координатного ввода, но в последнее время фактически вышло из употребления – работа на вертикальной поверхности экрана неудобна по сравнению с работой с мышью или с планшетом.

Трекбол является аналогом мыши, в котором пользователь вращает пальцами шарик. Трекбол не требует места на столе для своего перемещения и широко применяется в ноутбуках.

Экран типа "touch screen" позволяет непосредственно нажимать пальцем или специальной палочкой (стилусом) на его поверхность. Такие экраны широко применяются в различных справочных системах, автоматах продажи билетов, банкоматах, а также в карманных компьютерах, где чувствительный экран заменяет собой клавиатуру.

Все эти устройства не позволяют напрямую вводить третью координату при работе с 3D графикой. Вопрос удобного и простого ввода трехмерных координат пока ждет своего решения [3].

1.3. Программные средства компьютерной графики

Программы для работы с растровой графикой можно разделить на три категории:

Программы для создания изображения - ряд графических редакторов, ориентирован непосредственно на процесс рисования. В них акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов. К простейшим программам этого класса относится графический редактор Paint, входящий в состав операционной системы Windows. Более профессиональной программой является Corel Painter.
Программы для обработки изображений - графические редакторы предназначенные не для создания изображений "с нуля", а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идей. Самыми популярными в этой области считаются Adobe Photoshop CS5, PhotoInstrument, Picture Publisher(входит в пакет Microsoft Offise).
Программы каталогизации изображений - эти программы позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации. Самой популярной в этой области программой является ACDSee.

Как и в случае с растровой графикой, для работы с векторной имеется огромное количество программных средств, освоение которых сложнее по сравнению с растровыми. К основным относятся программы:

CorelDraw - это профессиональный графический редактор с богатыми настройками и развитой системой управления.
Adobe Illustrator - основное достоинство программы в том, что она вместе с Adobe Photoshop и Adobe PageMaker образует достаточно мощный пакет для выполнения компьютерной верстки полиграфических изданий и разработки сложных документов.
Macromedia Freehand - один из самых дружественных и интуитивно понятных векторных редакторов. Программа отличается простотой системы управления и высоким быстродействием, но ее возможности несколько скромнее, чем у предыдущих редакторов [4].

Работа с фрактальной графикой - это скорее программирование, чем рисование. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений, путём математических расчётов. Фрактальная графика, является вычисляемой, но в отличие от векторной, никакие объекты не хранятся в памяти, а строятся по уравнению или системе уравнений.

Программные пакеты, позволяющие создавать трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны. Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты: такие как 3D Studio Max, Maya, Lightwave 3D, Softimage, Sidefx Houdini, Maxon Cinema 4D и сравнительно новые Rhinoceros 3D, Nevercenter Silo или ZBrush. Кроме того, существуют и открытые продукты, распространяемые свободно, например, пакет Blender (позволяет создавать 3D модели, c последующим рендерингом (компьютерной визуализацией)), K-3D и Wings3D.

Читайте также: