Компьютерная графика — это область информатики, занимающаяся использованием вычислительной техники для получения различных графических изображений и их применения в дальнейшем.
Компьютерная графика является одним из наиболее «молодых» направлений информатики, она существует около 40 лет.
Существует три вида компьютерной графики: растровая, векторная и фрактальная. Применительно и другое классифицирование на двухмерную и трёхмерную графику. Друг от друга они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге, а также сферами деятельности, в которых их используют и классами программного обеспечения.
Работа с компьютерной графикой — одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера. Данной работой занимаются художники и дизайнеры, инженеры и программисты. 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.
В работе редакций и издательств большую часть работы 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.
«Технические средства компьютерной графики»
... компьютерную форму. С помощью специальной ручки можно создавать схемы, чертить, добавлять подписи к электронным документам. Результат работы планшета воспроизводится на экране монитора, ... - камеры. flash Самыми сложными техническими средствами компьютерной графики являются плоттеры. Самыми функциональными средствами принтеры. Технических средств компьютерной графики достаточно много, и они постоянно ...
1. Компьютерная графика
1.1 Области применения компьютерной графики
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, Конструкторская графика, Иллюстративная графика, Художественная и рекламная графика, Компьютерная анимация, Полиграфия
Web-дизайн
Мультимедиа
Устройства ввода графических изображений:
1. Мышь
2. Графический планшет
3. Сканер
4. Цифровая фото- видеокамера
Устройства вывода графических изображений:
1. Дисплей
2. Видеокарта
3. Принтер
1.2 Разрешение
Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.
Разрешение экрана — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows).
Разрешение экрана измеряется в пикселах (точках) и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.
Разрешение принтера — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.
Разрешение изображения — это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм — dpi и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Так, для просмотра изображения на экране достаточно, чтобы оно имело разрешение 72 dpi, а для печати на принтере — не меньше как 300 dpi. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения.
1.3 Цветовые модели
Цветовая модель — способ представления большого количества цветов посредством разложения их на простые составляющие. В компьютерной графике существует большое количество моделей, но выделяют три основных.
Цветовая модель RGB
Цветовая модель RGB является аддитивной, то есть любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов — красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue).
Она служит основой при создании и обработке компьютерной графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мониторе, телевизоре).
При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Совмещение трех компонентов дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. При 256 градационных уровнях тона черному цвету соответствуют нулевые значения RGB, а белому — максимальные, с координатами (255,255,255).
Технические устройства, используемые в компьютерной графике
... программами иллюстративной графики. Сканеры – это устройства, позволяющие переносить изображение на бумаге ... полноценного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK, использующая четыре цвета: Cyan ... для чего используются плоттеры. Техническое однообразие первых плоттеров (создан ... Шаг считывания информации называется разрешением дигитайзера. По применяемой технологии ...
Цветовая модель CMYK
Цветовая модель CMYK относится к субтрактивным, и ее используют при подготовке публикаций к печати. Цветовыми компонентами CMY служат цвета, полученные вычитанием основных из белого:
- голубой (cyan) = белый — красный = зеленый + синий;
- пурпурный (magenta) = белый — зеленый = красный + синий;
- желтый (yellow) = белый — синий = красный + зеленый.
Такой метод соответствует физической сущности восприятия отраженных от печатных оригиналов лучей. Голубой, пурпурный и желтый цвета называются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до белого. Отсюда вытекает и главная проблема цветовой модели CMY — наложение друг на друга дополнительных цветов на практике не дает чистого черного цвета. Поэтому в цветовую модель был включен компонент чистого черного цвета. Так появилась четвертая буква в аббревиатуре цветовой модели CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK).
Для печати на полиграфическом оборудовании цветное компьютерное изображение необходимо разделить на составляющие, соответствующие компонентам цветовой модели CMYK. Этот процесс называют цветоделением. В итоге получают четыре отдельных изображения, содержащих одноцветное содержимое каждого компонента в оригинале. Затем в типографии с форм, созданных на основе цветоделенных пленок, печатают многоцветное изображение, получаемое наложением цветов CMYK.
Цветовая модель HSB
Цветовая модель HSB разработана с максимальным учетом особенностей восприятия цвета человеком. Она построена на основе цветового круга Манселла. Цвет описывается тремя компонентами: оттенком (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brigfitness).
Значение цвета выбирается как вектор, исходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру окружности — чистым спектральным цветам. Направление вектора задается в градусах и определяет цветовой оттенок. Длина вектора определяет насыщенность цвета. На отдельной оси, называемой ахроматической, задается яркость, при этом нулевая точка соответствует черному цвету. Цветовой охват модели HSB перекрывает все известные значения реальных цветов.
Модель HSB принято использовать при создании изображений на компьютере с имитацией приемов работы и инструментария художников. Существуют специальные программы, имитирующие кисти, перья, карандаши. Обеспечивается имитация работы с красками и различными полотнами. После создания изображения его рекомендуется преобразовать в другую цветовую модель, в зависимости от предполагаемого способа публикации.
2. Виды компьютерной графики
Двухмерная графика — изображение, имеющее два измерения, то есть лежащее на плоскости. Основа компьютерной графики, в том числе и трехмерной.
Трехмерная графика (3D) — построение на компьютере, с помощью специальных программ, пространственной модели, состоящей из сложных и простых геометрических форм, присвоение этой модели фактуры, цвета, степени прозрачности и матовости, придание ей и условной камере движения в виртуальном пространстве, расстановка в этом пространстве источников света, и, наконец, просчет выстроенной сцены. Применяется при создании компьютерных игр, рекламы и т.д.
Векторизация и растеризация изображений методы сжатия графических данных
... конвертировать векторные контуры в точечные изображения и передавать их в соответствующие программы. Технология «drag-and-drop» Технология «drag-and-drop» («перенести и бросить» — ... графических данных, возможно как для растровой, так и для векторной графики. При этом способе уменьшения данных, ... координаты угловых точек, толщина и цвет контурной линии, тип и цвета заливки и т.д.). Записывается также ...
2.1 Растровая графика
Способ представления изображения в виде совокупности отдельных точек — пикселей — различных цветов или оттенков. Это наиболее простой способ представления изображения, т.к. таким образом видит наш глаз.
Растр — прямоугольная сетка точек, формирующих изображение на экране компьютера.
Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. Это определяется тем, что каждый пиксель растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение — тем выше разрешение. Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют сканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических растровых редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку.
Достоинством такого способа является возможность получения фотореалистичного изображения высокого качества в различном цветовом диапазоне. Недостатком — высокая точность и широкий цветовой диапазон требуют увеличения объема файла для хранения изображения и оперативной памяти для его обработки. Большие объемы данных — это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более).
Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией.
Основные редакторы растровой графики:
1. Adobe PhotoShop
2. GIMP
3. Paint
4. Paint Shop Pro
5. Photo Impact
6. Corel PHOTO-PAINT
7. Macromedia Fireworks
Растровый электронный микроскоп
... прямое изучение периодичности и дефектов кристаллических решеток минералов и др. Растровый электронный микроскоп и рентгеновский микроанализатор это два прибора с большими возможностями, ... теневых изображений тонкодисперсных частиц глинистых минералов. Начиная с 50-х годов стали появляться работы, посвященные принципам действия, конструкции и техническим возможностям электронных микроскопов ...
Основные форматы растровой графики:
1. PSD
2. PCX
3. BMP
4. GIF
5. PNG
6. JPEG
7. TIFF
8. RAW
9. DjVu
2.2 Векторная графика
Программные средства для создания векторной графики предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки, в отличие от растровой графики. Принципы векторной графики основаны на отличной от пиксельной графики математическом аппарате и имеют целью построение линейных контуров, составленных из элементарных кривых, описываемых математическими уравнениями.
Векторная графика — вид компьютерной графики, в котором изображение представляется в виде совокупности отдельных объектов, описанных математически. Если в растровой графике основным элементом изображения является точка, то в векторной графике — линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике. Однако в растровой графике тоже существуют линии, но там они подразумеваются как комбинации точек.
Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная).
Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами (текстуры, карты) или выбранным цветом. Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, именуемыми узлами. Узлы также имеют свойства, параметры которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами. Все прочие объекты векторной графики составляются из линий.
Векторная графика не зависит от разрешения, то есть может быть показана в различных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества. Векторный формат более компактен, но он совершенно не пригоден для хранения фотографических изображений. Гораздо практичнее создавать в данном формате рисунки и чертежи. С помощью векторной графики можно решить много художественно-графических задач. Возможность масштабирования векторного изображения без потери качества может быть ценна, например, при создании большой по размеру рекламы. Увеличение или уменьшение объекта производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. Любое векторное изображение можно представить в виде набора векторных объектов, расположенных определенным образом друг относительно друга. Векторное изображение можно сравнить с аппликацией, состоящей из кусочков цветной бумаги, наклеенных (наложенных) один на другой. Однако, в отличие от аппликации, в векторном изображении легко менять форму и цвет составных частей.
Векторный графический объект включает два элемента: контур и его внутреннюю область, которая может быть пустой или иметь заливку в виде цвета, цветового перехода (градиента), или мозаичного рисунка. Контур может быть как замкнутым, так и разомкнутым. Контур в векторном объекте выполняет двойную функцию. С помощью контура можно менять форму объекта. Контур векторного объекта можно оформлять (тогда он будет играть роль обводки), предварительно задав его цвет, толщину и стиль линии. Именно этот вид изображений в компьютерной графике называют объектно-ориентированным. Потому, что каждый элемент изображения представляет собой отдельный объект, у которого можно изменить контур, заливку цветом, пропорции. Возможность редактирования (изменения) контура может применяться при работе над дизайном изделия из стекла, керамики и вообще пластичных материалов. Очень хорошо применять векторное изображение при разработке орнамента (в круге, квадрате, полосе, овале) для украшения декоративного изделия (слайд-шоу из орнаментов).
«Компьютерная анимация»
... компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации. ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ Двухмерная графика, Двухмерная, Векторная графика, Векторная графика Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение ... компьютерная графика и компьютерная анимация – это наука. Под определение «компьютерная анимация» подходят различные технологии. Компьютерная ... простой анимационный фильм, достаточно ...
Разработав всего один элемент орнамента, его можно много раз повторить (размножить) без дополнительной прорисовки, сэкономив много времени для другой работы. Особенно важно, что векторное изображение изначально позволяет выполнять точные геометрические построения, следовательно, чертежи и другую конструкторскую документацию
К большому сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или множеством мелких элементов, например, фотографий. Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или множеством графических элементов (примитивов), каждый из которых является формулой. Все это приводит к большому файлу. Файлы растровых изображений имеют гораздо больший размер, чем векторные, так как в памяти компьютера каждый из объектов этой графики сохраняется в виде математических уравнений. При этом параметры каждой точки в файле растровой графики задаются индивидуально. Вот откуда такие огромные размеры файлов в этой графике. Поэтому имеет место и сложность при экспорте растрового изображения в векторный формат.
Основные редакторы векторной графики:
1. Corel DRAW
2. Adobe Illustrator
3. XFig
Основные форматы векторной графики:
1. CDR
2. Post Script
3. EPS
4. PDF
5. AI
6. FH
2.3 Фрактальная графика
Фрактал — структура, состоящая из частей, которые к каком-то смысле подобны целому.
Фракталы — самые красивые, очаровательные и странные порождения геометрии XX века. Это детища сухой математики, но они настолько эстетичны, что выставка фракталов, построенных с помощью компьютера потрясла мир, а книга организаторов выставки Хайнца-Отто Пайтгена и Петера Рихтера, «Красота фракталов» раскупалась как художественный альбом. Они упорядочены, но это не упорядоченность монотонного орнамента, повторяющего без изменений один и тот же мотив. Они геометричны, но это геометрия не идеалиста Платона, искавшего везде отполированные формы правильных многогранников, а геометрия реального мира — ветвистого, пористого, шершавого, зазубренного, изъеденного. Не зря человек, давший фракталам имя, — польский математик Мандельброт с французским именем Бенуа, проработавший большую часть жизни на американскую корпорацию IBM, — назвал свой главный труд «Фрактальная геометрия природы». Козьма Прутков говорил: «Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, а потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий». Как только Мандельброт открыл понятие фрактала, оказалось, что мы буквально окружены ими. Фрактальны слитки металла и горные породы, фрактальны расположение ветвей, узоры листьев, капиллярная система растений; кровеносная, нервная, лимфатическая системы в организмах животных, фрактальны речные бассейны, поверхность облаков, линии морских побережий, горный рельеф.
Интегрированное взаимодействие инженерной и компьютерной графики
... компьютерной графики в курсе инженерной графики и ее роли. Первый и наиболее распространенный – это введение компьютерной графики как заключительной части курса инженерной графики. При таком подходе компьютерная графика ... построения изображений с помощью карандаша в инженерной графике, студенты одновременно осваивают базовые приемы компьютерной графики, а именно: настройка рабочей среды, определение ...
Основное свойство фракталов — самоподобие. Любой микроскопический фрагмент фрактала в том или ином отношении воспроизводит его глобальную структуру. В простейшем случае часть фрактала представляет собой просто уменьшенный целый фрактал. Отсюда основной рецепт построения фракталов: возьми простой мотив и повторяй его, постоянно уменьшая размеры. В конце концов выйдет структура, воспроизводящая этот мотив во всех масштабах, — бесконечная лестница вглубь. Если на каждом шаге не только уменьшать основной мотив, но также смещать и поворачивать его, можно получить более интересные и реалистически выглядящие образования, например, лист папоротника или даже целые их заросли. А можно построить весьма правдоподобный фрактальный рельеф местности и покрыть её очень симпатичным лесом. В 3D Studio Max, например, для генерации деревьев используется фрактальный алгоритм. И это не исключение — большинство текстур местности в современных компьютерных играх представляют фракталы. Горы, лес и облака на картинке — фракталы.
Классификация фракталов:
1. Геометрические
2. Алгебраические
3. Стохастические
3. Редакторы компьютерной графики
3.1 Adobe Photoshop
В обширном классе программ для обработки растровой графики особое место занимает пакет Photoshop компании Adobe. По сути дела, сегодня он является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ним.
Главные элементы управления программы Adobe Photoshop сосредоточены в строке меню и панели инструментов. Особую группу составляют диалоговые окна — инструментальные палитры.
Это мощный и гибкий инструмент, удовлетворяющий требованиям почти любого пользователя — от новичка до профессионала-дизайнера. Богатые возможности по обработке графических файлов всех популярных форматов, наличие удобного и интуитивно понятного интерфейса, принцип открытой архитектуры, позволяющим другим компаниям свободно разрабатывать дополнительные модули делают Adobe Photoshop безусловным лидером.
3.2 Corel Draw
компьютерный графика рhotoshop сorel
На сегодняшний день, наиболее распространенный редактор векторной графики. В комплект фирма Corel включила множество программ, в том числе Corel Photo-Paint. Пакет располагает бесспорно самым мощным инструментарием среди всех программ обзора, простым интерфейсом, и гибкими инструментальными средствами рисования и редактирования узлов.
Художественные возможности оформления текста в CorelDraw безупречны, а принимаемые по умолчанию параметры для межбуквенных интервалов при размещении текста вдоль кривой не требуют настройки, исключающей наложение букв, — в отличие от Canvas и FreeHand. Инструмент «лупа» позволяет получить множество специальных эффектов, в том числе возможность увеличения только фрагмента изображения и автоматической настройки цветов текста в зависимости от цвета фона.
Можно вырезать изображения, накладывать цветные фильтры и придавать растровым изображениям вид изогнутой страницы, используя двух- и трехмерные эффекты и внешние модули PhotoShop. Когда необходимо редактировать пикселы, CorelDraw автоматически переключается на Corel Photo-Paint, где можно редактировать файл и сохранять его непосредственно в CorelDraw. Однако, помимо базовых возможностей масштабирования и средств динамического назначения размеров, CorelDraw не содержит специальных средств подготовки технических иллюстраций, подобных Smart Mouse в Canvas или копирования массивов в Designer.
Компьютерное моделирование
... традиционными методами решения задач применить моделирование. Целью курсовой работы изучение и исследование особенностей компьютерного ... средствами, алгоритмами, технологиями; § выполнять роль средства конструирования компьютерных обучающе-моделирующих сред; § выполнять роль ... с помощью взаимосвязанных компьютерных таблиц, блок-схем, диаграмм, графиков, рисунков, анимационных фрагментов, ...
Заключение
На сегодняшний день практически во всех сферах человеческой деятельности — будь то инженерная и научная, бизнес и искусство — находит свое место компьютерная графика. Возрастающий потенциал компьютерно-вычислительной техники, усовершенствование возможностей программирования и расширение запросов пользователей предопределяет перспективы развития и актуальности использования компьютерной графики.
Использование компьютерной графики является высокооплачиваемым занятием, особенно в искусстве, кинематографе, мультипликации, компьютерных играх и т.п.
Глядя на прогресс цифровых средств работы с изображениями, можно смело сказать, что наша жизнь стала уже прочно и неразрывно связана с компьютерной графикой, делающей окружающий нас мир куда удобнее и много красивее.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/tehnologiya-kompyuternoy-grafiki/
1. Божко А. И., Жук Д. М., Маничев В. Б. Компьютерная графика: Учеб. пособие для вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. — 392с.
2. Васильев В. Е., Морозов А. В. Компьютерная графика: Учебное пособие — СПб.: СЗТУ, 2005.- 101 с.
3. Симонович С. В. Информатика. Базовый курс. 2-е издание. — СПб.: Питер, 2005. — 640 с.
4. Шикин Е. В., Боресков А. В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. — М.: ДИАЛОГ — МИФИ, 1996. 288 с.
