Компютерна графіка

Матеріал з Фізмат Вікіпедії
Перейти до: навігація, пошук

Тема. Поняття комп'ютерної графіки. Растрові й векторні зображення та їх властивості. Колірні системи. Призначення та класифікація засобів обробки графічних даних. Формати графічних файлів. Засоби перегляду зображень та перетворення графічних форматів


Мета: ввести поняття: векторного й растрового зображення; колірної системи; розглянути: властивості векторних і растрових зображень; можливості редакторів векторної і растрової графіки; властивості поширених форматів графічних файлів, таких, як BMP, GIF, JPEG, PNG; принцип кодування кольору в системах RGB, CMYK; призначення та різновиди засобів обробки графічних даних; сформувати вміння: використовувати спеціалізовані програмні засоби для перегляду зображень; перетворювати формати графічних файлів за допомогою спеціалі-зованих програмних засобів.


Базові поняття й терміни: векторні і растрові зображення, колірні системи, формати графічних файлів.


Структура уроку

I. Організаційний етап. Мотивація навчальної діяльності (5-8 хв)

II. Вивчення нового матеріалу (15-20 хв)

Комп'ютерна графіка:

растрові зображення;

векторні зображення;

формати графічних файлів.

Спеціалізовані програмні засоби перегляду графічних файлів:

принципи роботи;

перетворення графічних форматів.

Колірні системи:

кодування кольору в системі RGB;

кодування кольору в системі CMYK.

III. Практичне завдання (10-15 хв)

IV. Осмислення вивченого теоретичного матеріалу (5-8 хв)

V. Домашнє завдання (3-5 хв)

VI. Підбиття підсумків уроку. Оголошення оцінок (2-3 хв)


Хід уроку


I. Організаційний етан. Мотивація навчальної діяльності

Комп'ютерна графіка поступово перетворюється в новий вид мистецтва. Спеціалізовані програмні засоби дозволяють практично будь-якій людині створювати, редагувати, перетворювати графічні зображення.

Для роботи з графічною інформацією розроблене відповідне програмне забезпечення: засоби перегляду, графічні редактори, фото редактори та інші.

Спробуємо розібратися в цих поняттях більш детально.


II. Вивчення нового матеріалу

1.Вступне слово вчителя.

Ви починаєте вивчати нову тему, розраховану на 7 годин. Під час вивчення теми ви отримаєте відповіді на питання:

• Що таке «комп'ютерна графіка»?

• Які принципи побудови растрових і векторних зображень?

• Як обчислити об'єм нестиснутого графічного зображення?

• Які існують формати графічних файлів?

• Для чого призначений графічний редактор?

2. Ознайомлення з планом вивчення теми.

3. Орієнтовний обсяг знань і вмінь (ознайомлення зі стендом «Ви¬вчаємо тему», таблицями «Учні повинні знати та вміти», «Критерії оцінювання»). Оголошення теми уроку.

4. Пояснення навчального матеріалу.

Постановка проблемного питання

— Чим відрізняється комп'ютерна графіка від звичайної?

Під терміном «графіка» звичайно розуміють візуальне (те, що сприймається зором) зображення будь-яких реальних або уявних об'єктів. Чи малює художник пейзаж, чи виконує конструктор креслення, чи малює дитина на асфальті — усе це процеси створення графіки. Особливе місце в роботі із зображеннями посідає комп'ютерна графіка.

Комп'ютерна графіка — це графіка, яка обробляється й відображається засобами обчислювальної техніки. Для відображення графіки використовують монітор, принтер, плотер тощо.

Для будь-якої графіки можна виділити процеси її створення і візуалізації. У разі традиційної графіки (декоративного розпису, ескізів, креслень тощо) ці процеси збігаються у часі. Справді, художник або кресляр відразу бачить результати своєї праці. Інша ситуація в комп'ютерній графіці. Створені зображення можуть зберігатися невизначений час у вигляді файлів на носіях. Візуалізуються вони тоді, коли дані із файлів надходять на пристрої виведення: монітор або принтер.

Дані про зображення зберігаються у графічних файлах. Спосіб організації графічних файлів називається графічним форматом. Формати графічних файлів розглянемо пізніше, а поки що зупинимося на способах подання зображень.

Растрові зображення

Нагадаємо, що для відтворення зображення на пристрої виведення зображення розбивається на точки — пікселі. Наочним прикладом цього є формування зображення на екрані монітора. Пікселі впорядковані по рядках, а набір рядків утворює растр. За аналогією із формуванням зображення на екрані монітора будь-яке зображення, побудоване на основі растра, називають растровим.

Растрове зображення — це набір пікселів, тобто кольорових точок, розташованих на правильній сітці.

Ви можете будь-який малюнок на папері розкреслити вертикальними і горизонтальними лініями так, щоб утворилася правильна сітка з квадратними комірками. Заповніть кожну комірку однорідним кольором, що найбільше підходить для цієї частини малюнка. У результаті ви отримаєте растровий малюнок.

Важливою характеристикою растра є його роздільна здатність, тобто кількість пікселів на одиницю довжини. Значення роздільної здатності звичайно записується в одиницях dpi. Роздільна здатність екранного зображення звичайно становить 72 або 96 dpi, відбитка лазерного принтера — 600 dpi.

Джерелом растрових даних є також спеціальні пристрої введення: сканери, відеокамери, цифрові фотоапарати.

Растрові зображення, призначені для високоякісного друку, мають дуже великий обсяг. Щоб уникнути проблеми великих графічних файлів, часто використовують інший спосіб подання зображень — векторний.

Векторні зображення

Ідея векторного зображення полягає в описі елементів зображення за допомогою математичних формул. Для цього зображення розкладається на прості об'єкти — примітиви. Основні графічні примітиви: лінії, еліпси, кола, многокутники, зірки тощо.

Примітиви створюються на основі ключових точок, що визначаються у вигляді набору чисел. Програма відтворює зображення шляхом з'єднання ключових точок.

Для опису різних геометричних фігур потрібні ключові точки різних типів. На векторні об'єкти розкладаються не тільки геометричні фігури й різні малюнки, а й текст.

• Чому цей тип зображень називають векторним?

• Що називається вектором у математиці? (Вектор — це відрізок прямої, що має довжину і напрямок.)

У комп'ютерній графіці термін «вектор» має дещо інший зміст. Він означає частину лінії (сегмент), що задається ключовими точками. Отже, файли векторних зображень містять не піксельні значення, а математичні описи елементів зображень. За цими описами відбувається візуалізація зображень у пристроях виведення.

Тривимірна графіка

Останнім часом все більшої популярності набуває тривимірна графіка (ЗD-графіка), що вивчає прийоми й методи створення об'ємних моделей об'єктів, які максимально наближені до реальних. Основним завданням цього виду графіки є створення не плоского зображення об'єкта, а його об'ємної моделі, яку можна обертати й розглядати з усіх боків.

Для створення об'ємних зображень використовують різні графічні примітиви (паралелепіпед, куб, кулю, конус та інші) і гладкі (сплайнові) поверхні. За їх допомогою спочатку створюють каркас об'єкта, потім його поверхню покривають матеріалами, візуально схожими на реальні. Далі задають освітлення, гравітацію, властивості атмосфери та інші параметри простору, в якому він знаходиться. Для об'єктів, що рухаються, вказують траєкторію його руху, швидкість тощо.

Тривимірна графіка широко використовується в інженерному проектуванні, комп'ютерному моделюванні фізичних об'єктів і процесів, в мультиплікації, кінематографії та комп'ютерних іграх.

Фрактальна графіка

Фрактал (лат. ігасіиз — складений із фрагментів) — це зображення, яке складається з подібних між собою елементів. Побудова фрактального малюнка може відбуватися за деяким алгоритмом або шляхом автоматичної генерації зображень за допомогою обчислень за певними формулами. Зміна в алгоритмах або значень коефіцієнтів у формулах призводить до модифікації зображення. Фрактальну графіку часто використовують для графічного представлення даних під час моделювання деяких процесів, для автоматичної генерації абстрактних зображень; у розважальних програмах.

Формати графічних файлів

Розмір графічного файла залежить від формату, обраного для збереження зображення. Існує декілька категорій форматів графічних файлів.

Растрові формати. Це формати, які використовуються для збереження растрових зображень. Вони найбільш придатні для запису графічних даних, які отримані з пристроїв уведення. Найпоширеніші растрові формати: BMP (скорочення від Bit Map Picture), PCX, TIFF, GIF, JPG, PNG.

Векторні формати. Корисні для збереження лінійних елементів (прямих, кривих, многокутників), різних геометричних фігур, тексту. Прикладами найбільш поширених векторних форматів є CDR (формат файлів векторного редактора CorelDRAW), DXF (файли пакета інженерної графіки AutoCAD).

Метафайлові формати. Відмінність цього формату від попередніх полягає в тому, що він може зберігати як растрові, так і векторні дані. Метафайли звичайно використовуються для перенесення зображень між різними додатками й комп'ютерними платформами (IBM PC і Мас). Популярними метафайловими форматами є WPG, CGM.

Програмні засоби для роботи з графічними зображеннями Office Picture Manager у складі пакета Microsoft Office

Ця програма забезпечує засоби для керування, редагування й спільного використання малюнків. Користувачі можуть переглядати всі малюнки форматів JPG, GIF, PNG, BMP, TIFF. Засіб пошуку малюнків дозволяє знайти малюнки, використовуючи автоматичний пошук. Програма дозволяє змінювати вигляд малюнків, коректуючи яскравість, контрастність, колір, проводити обрізку, повертати та відображати малюнок, виправляти ефект «красных глаз». Змінений малюнок можна зберегти під іншим іменем та в іншому місці. Програма Office Picture Manager надає потужні засоби для спільного використання графічних зображень, дозволяє відправляти малюнки електронною поштою, а також створювати вузли Microsoft SharePoint Picture Library в локальних мережах.

Office Picture Manager Рисунок11.png Програма перегляду зображень і факсів Рисунок12.png Рисунок6.png Графічні редактори

Графічний редактор — це прикладна програма, призначена для створення й обробки графічних зображень на комп'ютері.

Графічний редактор дозволяє створені зображення записувати у файл, а також посилати зображення на пристрій виведення. Для роботи з растровими (точковими) зображеннями існують растрові редактори (Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint, Microsoft Paint), a для роботи з векторними зображеннями — векторні редактори (CorelDRAW, Adobe Illustrator, Xara).

Керування кольором

Керування кольором — процес точного, узгодженого виводу кольору на пристроях вводу-виводу інформації. Система керування кольором співставляє кольори пристроїв: сканери, монітори й принтери, перетворюючи кольори з одного кольорового простору в інший (наприклад, із RGB у CMYK), забезпечує точний попередній перегляд документа на екрані.

CMYK — багатомірний кольоровий простір, який утворюється блакитною, ліловою, жовтою і чорною складовими кольору. Як правило, ця система використовується в пристроях масового кольорового друку. Рисунок9.png

RGB — багатомірний кольоровий простір, який утворюється червоною, зеленою і синьою складовими кольору. Як правило, ця система ви-користовується в сканерах, цифрових камерах, моніторах і принтерах. Рисунок10.png

HSB — використовує три базових компоненти: відтінок (англ. hue), контраст або насиченість (англ. saturation) і яскравість кольору (англ. brightness). Відтінок кольору вказує номер кольору в спектральній палітрі. Насиченість кольору характеризує його інтенсивність — чим вона більша, тим «чистіший» колір. Яскравість кольору залежить від домішки чорної фарби до заданого кольору чим її більше, тим яскравість кольору менша. Таким чином, можна отримати всі кольори, які здатне сприйняти око людини. Рисунок8.png


III. Практичне завдання

Використовуючи програми для перегляду графічних зображень, переглянути графічні файли, запропоновані вчителем. На основі власних спостережень заповнити таблицю. Рисунок7.png


IV. Осмислення вивченого теоретичного матеріалу

Бесіда за питаннями

1. Що розуміють під комп'ютерною графікою?

2. Що таке графічний формат? Які графічні формати вам відомі?

3. Назвіть характеристики растрового зображення.

4. Як оцінити обсяг графічних даних у растровому зображенні?

5. Який принцип подання зображення у векторних файлах?

6. Що таке графічний примітив і ключові точки?

7. Назвіть типи графічних редакторів.

8. Назвіть відомі вам графічні редактори.


V. Домашнє завдання

Опрацювати параграф підручника.


VI. Підбиття підсумків уроку

Оголошення оцінок.