Индивидуальный итоговый проект

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 25 им. Героя Cоветcкого Cоюза генерал-лейтенанта

Д.М. Карбышева c кадетскими клаccами»

Индивидуальный итоговый учебный проект

Тема проекта: «Возможности и перспективы развития компьютерной графики»

Автор-разработчик:

Получаев Егор Дмитриевич

Клаcc: 9Г

Учитель-конcультант: Балтаг Ольга Ивановна учитель математики и информатики

Тема проекта утверждена приказом № 306 от 10 ноября 2020г.

Cроки выполнения: c 10.11.2020г. по 01.04.2021г.

пгт. Cвободный, Cвердловcкая облаcть

2 020-2021 учебный год

Содержание

Введение стр. 3

Глава 1 Теоретическая часть

1.1. Немного истории стр. 5

1.2. Область применения компьютерной графики стр. 6

1.3. Виды компьютерной графики стр. 7

1.4 Области применения 3D печати в сферах общественной жизни стр. 11

Глава 2 Практическая часть стр. 13

Заключение стр. 16

Список источников стр. 17

Введение

Актуальность: В современном обществе, существующем и развивающемся преимущественно в условиях искусственной среды, компьютерная графика приобретает чрезвычайно большое значение, поскольку позволяет сделать среду обитания человека оптимальной для эффективной деятельности и комфортной для жизни.

В любой области жизни общества компьютерная графика находит свое применение. Архитекторы используют графику при проектировании зданий, мультипликаторы – при создании новых мультфильмов.

Графика применяется в печатных изданиях: книгах, журналах или газетах. Что бы привлечь внимание читателей создаются красочные обложки книг и журналов, а так же иллюстрации, которые помогают читателю наиболее полно представить себе содержание прочитанной информации.

Так же графика используется для оформления документов. Это всевозможные логотипы фирм, предприятий и организаций.

Очень широко компьютерная графика используется для создания рекламы, без которой уже трудно представить нашу жизнь. Это реклама на телевидении, создаваемая в виде анимации, реклама в газете. И чем ярче реклама, тем больше шансов привлечь к себе внимание.

В начале 1960-х годов родилась новая область вычислительной техники – интерактивная машинная графика (сегодня чаще называемая компьютерной), где компьютер используется уже не столько для обработки чисел, сколько для работы с графической информацией.

Сейчас, с появлением мощных персональных компьютеров, число людей, стремящихся реализовать себя в компьютерном искусстве, существенно увеличилось и продолжает расти огромными темпами.

Знания о компьютерной графике расширяются. Наука открывает новые виды и способы создания компьютерных изображений, поражающие своей сложностью, красотой и богатством красок.

Итак, объектом моего проекта является компьютерная графика.

Предметом проекта станут виды и свойства компьютерной графики, способы её применения в жизни.

Цель проекта: узнать возможности и перспективы компьютерной графики в жизни человека

Задачи проекта:

• рассмотреть и систематизировать знания по компьютерной графике;

• найти примеры применения компьютерной графики в различных областях деятельности человека;

• рассмотреть характеристики и разновидности компьютерной графики и оформить их в виде таблицы;

• разработать тест на основе Google формы

В своей работе мне понадобились следующие методы работы: анализ источников информации, сопоставление существенных признаков различных видов графических изображений; обобщение изученной информации

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Немного истории.

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.

История

В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры («Spacewar!») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1.

В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По сути, это был первый векторный редактор, реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого термина.

В середине 1960-х гг. появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертёжную машину. В 1964 году General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM.

В 1968 году группой под руководством Н. Н. Константинова была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер.

Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее, электронно-лучевой трубке.

1.2 Области применения компьютерной графики

Научная графика — первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производилась их графическая обработка, строились графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций.

Деловая графика — область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений.

Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей.

Иллюстративная графика — это произвольное рисование и черчение на экране монитора

Пиксель арт — пиксельная графика, важная форма цифрового искусства, создаётся с помощью программного обеспечения для растровой графики, где изображения редактируются на уровне пикселей.

Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на экране дисплея. Художник создаёт на экране рисунки начального и конечного положения движущихся объектов; все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчёты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения.

Мультимедиа — это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

1.3 Виды компьютерной графики:

Растровая графика - графическое изображение на компьютере или в другом цифровом виде, состоящее из массива сетки пикселей, или точек различных цветов, которые имеют одинаковый размер и форму.

Характеристики растровой графики:

Разрешение изображения - количество пикселей по вертикали и горизонтали. Чем выше разрешение, тем качественнее и более детализированной будет картинка. Это относится ко всему контенту: видео, фото, игры.

Глубина цвета - количество используемых цветов. Может быть: 4бита (16 цветов), 8бит (265 цветов), 24 бита (16 млн. цветов) и т.д.

Цветовая модель/пространство. RGB, CMYK, YIQ, HSB, HLS и т.д.

Достоинства растровой графики - плюсы

1. Можно создать абсолютно любое изображение, какой сложности бы оно не было. Полностью передать цветовую гамму, переходы — градиенты. В отличие от той же векторной графики.

2. Благодаря простоте создания может использоваться везде — в фотоаппаратах, печати, видео и т.д.

3. Быстрая скорость обработки и масштабирования.

4. Поддерживается всеми современными устройствами вывода информации на дисплее.

Недостатки - минусы

1. Может занимать много места если изображение сложное и используется высокая глубина цвета. Еще это зависит от его формата: PMG, JPG, BMP и т.д. Подробнее об этом написано ниже.

2. При масштабировании теряется четкость. Поэтому разрешение так важно.

3. Не вывести на печать на плоттер или это сделать довольно сложно.

Векторная графика - перечень всех объектов (линий, фигуры и т.д.) из которых состоит векторное изображение, каждому из объектов в изображение определено, к какому из классов объектов он относится и принадлежит, также приведены определенные параметры для управления объектом.

Аналоги векторным изображениям в реальном мире подобрать не просто. Хотя, например может претендовать геометрия со своими фигурами или же инженерная графика так, как в проектирование каких либо узлов оборудования создаются чертежи, которые состоят из различных геометрических фигур и в итоге составляют единое целое (изображение).

Где и как используется векторная графика

Такой вид графики используется во всех сферах, где требуется печать создаваемых материалов. Т.е. если компания создает, например, логотип - то лучше его сделать в векторе, ведь в независимости от того, где вы его в дальнейшем будете использовать, он будет одинаково качественно выглядеть.

Поэтому вектором пользуются: полиграфические фирмы, рекламные агентства, газеты и журналы, печатные издания, архитекторы и многие другие, кому важно, чтобы создаваемый материал был масштабируемым.

Достоинства векторной графики - плюсы

1. Небольшой размер несложных изображений. Но, если деталей будет много - их вес соответственно будет сильно расти.

2. Масштабируемость и редактирование без изменения качества в худшую сторону.

3. Один раз создав материал в таком формате - его можно без сильных изменений использовать, где угодно, хоть на огромном баннере, хоть, как маленькую картинку на сайте - качество будет одно и тоже. Т.е. не нужно отрисовывать его заново в отличие от растрового.

4. Легко перевести в растр, причем любого разрешения, но из растра в вектор - сложно.

5. Легко научится создавать и работать с графикой такого формата если у вас есть хотя бы базовые знания о том, как нужно чертить.

Недостатки - минусы

1. Не все можно сделать в векторе - просто формат не позволит сделать сложные изображения с градиентами и большим количеством деталей. Хотя сделать то можно, но весить это дело будет очень много. Бессмысленная и ненужная затея.

2. Нет автоматического ввода/создания в векторе - у тех же сканеров, фотоаппаратов. Камеры, сканеры и т.д. создают изображения в растровом формате по пикселям.

3. Нет нормальной совместимости между программами для работы с такой графикой. Они конкурируют, а мы получаем кривое отображение если не используем тот же софт, в котором создавался материал.

4. Требует хорошего компьютера для отрисовки сложных материалов. Ведь в файле хранятся, только координаты, а отрисовка происходит уже после открытия.

5. Трудоемкий и довольно нелегкий процесс создания качественных изображений.

Фрактальная графика - основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула. Фрактал - термин, обозначающий геометрическую фигуру, составленную из нескольких частей, каждая их которых подобна всей фигуре целиком.

Достоинства фрактальной графики — плюсы

1.Не большой размер при масштабном рисунке.

2.Бесконечная масштабируемость и увеличение сложности картинки.

3.Реалистичность.

4.Незаменимость в построении сложных фигур, состоящих из однотипных элементов.

5.Легкость в создании работы.

Недостатки - минусы

1.Чем сложнее изображение, тем юольше загруженность ЦП и ОЗУ.

2.Неосвоенность технологии.

3.Плохое распространение и поддержка различными системами.

4.Небольшой спектр создания, объектов изображения.

Трёхмерная графика - раздел компьютерной графики, посвящённый методам создания изображений или видео путём моделирования объектов в трёх измерениях. 3D-моделирование — процесс создания трёхмерной модели объекта.

1.4 Области применения 3D печати в сферах общественной жизни:

3D печать всё прочнее входит в нашу жизнь, превращаясь из узконаправленной и дорогой услуги в незаменимого помощника для профессионалов различных сфер деятельности.

Доступность 3D печати позволяет проводить смелые эксперименты в архитектуре, строительстве, мелкосерийном производстве, медицине, образовании, ювелирном деле, полиграфии, изготовлении рекламной и сувенирной продукции.

Рассмотрим основные сферы применения 3D печати в наши дни.

Архитектура

3D печать находит широкое применение в изготовлении архитектурных макетов зданий, сооружений, целых микрорайонов, коттеджных посёлков со всей инфраструктурой: дорогами, деревьями, уличным освещением.

Строительство

Инженеры из университета Южной Калифорнии создали систему 3D печати для работы с крупногабаритными объектами. Система работает по принципу строительного крана, который возводит стены из слоёв бетона. Такой 3D принтер может возвести двухэтажный дом всего лишь за 20 часов. Рабочим останется только установить окна, двери и провести внутреннюю отделку помещения.

Медицина

Использование 3D принтеров в медицине позволяет спасти человеческие жизни. Такие принтеры могут воссоздать точную копию человеческого скелета для отработки приёмов, гарантирующих проведение успешной операции. Всё чаще 3D принтеры используют в протезировании и стоматологии, так как трёхмерная печать позволяет получить протезы и коронки значительно быстрее классической технологии производства.

Таблица 1

Виды компьютерной графики

Глава 2. Практическая часть

После изучения различных источников информации о компьютерной графике я приступил к составлению пособия для кабинета информатики с помощью Google Форм. Составил вопросы по теме, подобрал необходимые картинки и другие материалы и составил тест.

Моя разработка может использоваться как обучающее пособие при изучении темы: «Компьютерная графика» или при проведении обобщающего урока.

Ссылка на Google форму приведена ниже.

https://docs.google.com/forms/d/1Eds0XUHbPb69PoTTAWZ_sCDqh36Hrcpto3ZhTXitmXQ/edit

Ниже приведены скриншоты вопросов теста, а правильные ответы вы увидите, если полностью выполните тест, перейдя по ссылке.

Пройдите тест и узнайте, насколько вы ориентируетесь в данной теме!

Заключение

В своей работе раскрыл проблему применения компьютерной графики в различных областях знаний. Дал понятия компьютерной графики и раскрыл все области ее применения.

Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и многих других. Это замечание справедливо как для программных, так и аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере.

Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает «локомотивом» тянущим за собой всю компьютерную индустрию.

Все виды компьютерной графики, могут быть применимы в различных областях: научной, деловой, художественной и т.д.

Компьютерная графика сейчас стала основным средством связи между человеком и компьютером, постоянно расширяющим сферы своего применения, т.к. в графическом виде результаты становятся более наглядными и понятными. В школе мы изучаем векторную или растровую графику, но практические работы по созданию фрактальной, трёхмерной графики в школьном курсе информатики не выполняются.

Все результаты работы я внес в сравнительную таблицу. Также с помощью Google формы я подготовил тест по теме «Компьютерная Графика», который может быть использован как информационное пособие для кабинета информатики.

Таким образом все задачи выполнены, цель проекта достигнута.

Содержание

1. https://foxford.ru/wiki/informatika/rastrovaya-grafika

2. https://angelloky.wordpress.com/about/studopedia.net›4 11708 dostoinstva-rastrovoy-grafiki.html

3. https://otvet.mail.ru/question/37583252

4. https://studopedia.org/12-2587.html

5. https://vashurok.ru/questions/dostoinstva-i-nedostatki-fraktalnoy-grafiki

6. http://iteach.vspu.ru/07-2019/19956/

7. https://www.orgprint.com/wiki/3d-pechat/sfery-primenenija-3D-pechati

8. https://anisim.org/articles/vektornaya-grafika-i-izobrazheniya-chto-eto/

14