Основные работы с компьютерной графикой. Компас-график.

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ ГБПОУ ВО «Богучарский многопрофильный колледж»

Основные работы с компьютерной графикой. Компас-график.

Содержание

1. Работа с графикой

• Векторное и растровое кодирование изображений.
• Сравнение растовой и векторной графики.
• Применение векторной и растровой графики.
• Свободные программы для работы с векторной графикой.

2. Редактор векторной графики OpenDraw.

• Общие характеристики OpenDraw.
• Основные возможности OpenDraw.
• «Логические операции» над объектами, «3D» и морфинг.
• Векторизация растровых изображений.

3. Компас-График

• Инструменты для создания
• «Учебная версия „Компас-3D“»

• Вывод.

Работа с графикой

• Компьютерная графика, чуть более десяти лет назад бывшая если не экзотическим, то довольно специальным приложением компьютера, сегодня повсеместна.
• Всякий, впервые сталкивающийся с компьютером, уже в самом начале обучения (если курс специально не построен так, чтобы ограничиться на первых порах программами с текстовым или псевдографическим интерфейсом), скорее всего, встретится с графическим терминалом, отображающим различные графические элементы (включая и текстовую информацию, также отображающуюся в графическом режиме средствами компьютерной графики).
• Элементарная обработка (создание и редактирование) изображений (как векторных, так и растровых) входит в число приложений, перечисленных в «Обязательном минимуме содержания образования по информатике» в качестве обязательных к освоению в курсе средней школы.
• Предметность обучения предполагает, что учащийся «узнает» в создаваемых или редактируемых им картинках при изучении обработки изображений подобие уже знакомых ему элементов графических интерфейсов. Чтобы это счастливое узнавание произошло, представляется целесообразным включить некоторые первоначальные сведения о компьютерной графике уже во введение в предмет, которым начинается его изучение. К сожалению, не все учебники это реализуют, поэтому преподавателю могут потребоваться некоторые дополнительные усилия, но, на самом деле, небольшие, поскольку наглядный материал «под рукой» в любом компьютерном классе.

назад

Векторное и растровое кодирование изображений

• Способы кодирования графических данных делятся на две категории: растровый (точки равномерно размеченного прямоугольника) и векторный (описания линий и фигур, составляющих изображение).
• Например, растровое изображение окружности может быть таким: «заполняем квадрат 5х5: белая точка (Б), черная точка (Ч), Ч, Ч, Б, Ч, Б, Б, Б, Ч, Ч, Б, Б, Б, Ч, Ч, Б, Б, Б, Ч, Б, Ч, Ч, Ч, Б». (Более умные «форматы со сжатием», возможно, позволят сократить запись до чего-нибудь, подобного: «заполняем квадрат 5х5: Б, 3Ч, Б, 3(Ч, 3Б, Ч), Б, 3Ч, Б», а то и еще более компактно, но суть не в этом).
• Векторное ее изображение совсем другое: «черная окружность с центром в (3,3), радиусом 2 и толщиной линии 1».
• Важно понимать, что большинство компьютерных графических устройств сегодня — и терминалы, и сканеры, и принтеры — по своей природе растровые. Исключение составляют только графопостроители (плотерры) и редко доступные в учебных условиях их промышленные «кузены» (такие, как фрезерный станок с числовым управлением).
• Соответственно, изображение, вне зависимости от его собственной природы (векторной или растровой), будет при отображении преобразовано в растр и доступно человеческим чувствам в растровой форме (даже если растр почти незаметен, как на дисплеях с высоким разрешением, или вообще имеет сетку ниже порога восприятия, как при печати на качественных струйных или лазерных принтерах). И указанные два способа вполне могут привести к неотличимому результату.

назад

Сравнение растовой и векторной графики

Характеристики

Растовая графика

Элементарный объект

Изображение

Векторная графика

Пиксель(точка)

Контур и линии

Совокупность точек (пикселей)

Фотографическое качество

Объем памяти

Совокупность объектов, описание математически

Да

Очень большой

Масштабирование

Нет

Форматы

Нежелательно

небольшой

Редакторы

JPG, BMP, PSD, GIF, TIFF,

да

Использование

CDR WMF

Adobe, PhotoShop, Paint

Преимущества

Adobe, Corel Draw

используется для хранения фотографии, произведений искусства, элементов интерфейса.

Недостатки

Используют для хранения чертежей, деловой графики, шрифтов, рисунков чертежами контурами.

Высокое качество изображения. Объём зависит от размера изображения. Реалистичных изображений. Естественность цветов.

Большой объем данных. Потеря качества изображения при увеличении масштаба или увеличения размера.

Небольшие по размеру файлы изображений. Объём зависит не от размера изображения, а от количества объектов в нём. Сохранение качества при масштабирование. Легкость модификации изображений.

Изображения фотографического качества. Возможность получения изображений с помощью специальных устройств.

Схематичные изображения. Неестественность цветов при воспроизведении реальных объектов. Не дают возможность точно передавать переход от одного цвета к другому

назад

Применение векторной и растровой графики

• Разница может проявиться тогда, когда мы начнем обрабатывать элементы изображения.
• Векторное изображение может без ущерба масштабироваться (увеличиваться или уменьшаться), причем эта операция обратима. В приведенном примере мы можем без труда увеличить векторную окружность в пять раз: «черная окружность с центром в (15,15), радиусом 10 и толщиной линии 5», и она останется окружностью.
• В общем случае, векторное кодирование хорошо подходит для работы с чертежами, схемами, картами, диаграммами, графиками и т.п., а растровое — для обработки фотографий и рисунков. Векторное изображение может быть без ущерба для восприятия преобразовано в растр, в то время, как обратное преобразование в общем случае проблематично. Векторное кодирование часто компактнее растрового, но его отображение требует больших вычислительных ресурсов.
• Когда необходимо свободное масштабирование шрифтов, используются векторные шрифты (на самом деле, большинство масштабируемых шрифтов — это библиотеки программ, «рисующих» соответствующие буквы, часто — с учетом важности их отдельных элементов для восприятия; но разница в данном случае несущественна). Качество отображения мелкого кегля или на экране с низкой разрешающей способностью у них ниже, но они универсальнее.
• Прочие элементы графических пользовательских интерфейсов также используют как векторную (большинство органов управления и большинство элементов оформления окон), так и растровую (пиктограммы-«значки») графику.

назад

Свободные программы для работы с векторной графикой

• Из множества свободных программ, предназначенных для редактирования векторно-графических файлов, разумные потребности большинства учебных курсов может удовлетворить любая из следующих:
• очень простой векторный редактор Xfig для оконной системы XFree86,
• Sodipodi (обычно поставляется со всеми операционными системами, включающими среду GNOME),
• Kontour (компонент популярного «офисного» пакета KOffice)
• и, наконец,
• OpenDraw (входящая в пакет OpenOffice.org).
• Рекомендуется при возможности хотя бы вкратце ознакомиться с каждой из них, чтобы понять, какая лучше подходит для конкретного учебного курса. В этом разделе далее будет обсуждаться OpenDraw, исходя из уже описанных преимуществ, но это ни в коей мере не означает непригодность для учебных целей прочего из перечисленного.

назад

Редактор векторной графики OpenDraw

Общие характеристики OpenDraw

• Самым же существенным недостатком OpenDraw являются относительно высокие требования к аппаратным ресурсам, поэтому его использование затруднительно на старых или маломощных компьютерах.
• Сохранение в «чужих» векторных форматах (экспорт) на сегодня реализовано только для ранних версий предшественника OpenOffice.org пакета StarOffice (и StarDraw как отдельной программы). Зато импорт (чтение «чужих» форматов) возможен не только из универсальных векторных форматов, но и из DXF, используемого в популярных системах автоматизированного проектирования (САПР).
• OpenDraw также позволяет экспортировать рисунок во многие растровые форматы или в гипертекстовую страницу.
• Документ OpenDraw называется «рисунком», что несколько дезориентирует, поскольку на самом деле он может содержать целую «пачку» отдельных изображений, называемых слайдами. Каждый слайд, в свою очередь, может содержать один или более слоев.
• Рисунок сохраняется в файле, который технически представляет собой PKZip-архив, включающий стилевые определения и собственно содержание документа на языке XML. Какой-либо инструментарий, специально предназначенный для обработки OpenDraw XML, нам не известен.
• Как и остальные компоненты OpenOffice.org, OpenDraw в высшей степени конфигурируемая и настраиваемая под конкретное применение программа. Для использования в учебном контексте может оказаться полезным предварительно настроить ее для некоторого сокращения обилия непосредственно доступных пользователю функций, чтобы ученик в них не затерялся.

назад

OpenDraw

Следует понимать, что StarDraw, на основе которого разработана программа, задумывалась как «офисный» графический редактор, прежде всего предназначенный для создания и редактирования графических элементов оформления документооборота (сопровождающих документы рисунков, карт, диаграмм, графиков и пр.). Поэтому действия, типичные для такой работы, максимально облегчены и «вынесены на первый план», и OpenDraw содержит массу готовых деталей, широко употребимых в «офисной» графике (например, готовых стрелок и множества соединительных линий, часто используемых в таких случаях). Для технического черчения и схемотехники OpenDraw не приспособлена (хотя при случае в ней можно создать простой чертеж или электронную схему).

назад

Основные возможности OpenDraw

1. Функциональность OpenDraw включает:

• cоздание, форматирование и преобразование объектов-графических примитивов: отрезков и стрелок; квадратов и прямоугольников; окружностей, эллипсов, дуг, сегментов и секторов; кривых Безье, «свободных» кривых, ломаных и многоугольников;
• cоздание, форматирование и редактирование объектов-текстовых надписей (при вводе или редактировании текстов доступна большая часть функциональности word-процессора OpenWord). На самом деле, текст может содержаться в любом замкнутом контуре. В состав OpenDraw также входит декоративная функция FontWork, позволяющая расположить текст «фигурно» (вдоль дуги или окружности);
• импорт растрово-графических объектов.

2. Преобразование объектов включает:

• изменение характеристик линий контура (они могут быть разного цвета, сплошными, пунктирными, двойными и т. п.) и заливки (заполнения; оно возможно отдельным цветом, цветовым градиентом (переходом) и даже растровым изображением) замкнутого контура;
• перемещение, изменение размеров и поворот.
• группирование (превращение нескольких в один) и разгруппирование объектов; комбинирование и раскомбинирование объектов (разница между группированием и комбинированием слишком тонка для нашего обзора).
• вращение и зеркальное отображение.
• преобразование примитивов — линий и контуров — в произвольные кривые или ломаные.
• выравнивание и равномерное распределение.
• специальные операции, некоторые из которых описаны ниже.

назад

«Логические операции» над объектами, «3D» и морфинг

• Интересной функцией OpenDraw является встроенная в нее базовая функциональность имитации трехмерной графики (3D-функции). Она ограничена 1)конструированием тел вращения, 2)преобразованием в тела вращения произвольных двумерных фигур, а также 3)экструзией (приданием последним «глубины»). Трудно понять необходимость рутинного конструирования тел вращения в «офисной» графике, однако для школы возможность такой демонстрации возможностей компьютерной графики может быть весьма полезна.
• Двумерный морфинг (плавное перетекание фигур) реализован в OpenDraw не лучшим с точки зрения эстетического результата образом, однако интересным дидактически: на самом деле, программа просто группирует заданное (в качестве «количества шагов» морфинга) количество «промежуточных» (по форме и цвету) фигур между морфируемыми фигурами. Созданную таким образом группу можно разгруппировать и посмотреть.

назад

Векторизация растровых изображений

Выше уже было замечено, что, хотя преобразование векторного изображения в растр — элементарная техническая задача, гарантированное обратное преобразование в общем случае невозможно. Тем не менее, существуют программы, которые пытаются это сделать.

OpenDraw обладает функцией векторизации, «спрятанной» в меню «Преобразовать» под кличкой «В многоугольник». Если применить данный пункт меню к импортированному растровому изображению, появится окно предпросмотра с возможностью задать некоторые параметры и увидеть результат.

Ничего мистического в этой функции нет: программа ищет связные области, залитые одним или близкими цветами, и описывает их контур как многоугольник. Затем она группирует полученные фигуры одного цвета и переходит к следующему цвету или группе цветов. Результирующий векторный объект представляет собой группу, в свою очередь состоящую из цветовых групп.

Более глубокого анализа программа не проводит (в принципе, можно было бы каждый выделенный объект пытаться аппроксимировать с заданной точностью отрезком, коническим сечением или кривой Безье; это позволило бы распознать элементарные геометрические фигуры, например, просканировав простой рисунок).

Эта функция предусматривает слишком мало параметров, чтобы быть особенно полезной на практике, однако для демонстрации того, в чем состоит процесс векторизации, она вполне подходит.

назад

КОМПАС-График

• КОМПАС-График  — лучшая автоматизированная система разработки и оформления конструкторской и проектной документации, ориентированная на полную поддержку стандартов ЕСКД, СПДС или стандартов конкретного предприятия. КОМПАС-График позволяет в оперативном режиме выпускать чертежи изделий, конструкций, планы зданий, схемы, спецификации, различные ведомости, инструкции, расчётно-пояснительные записки, технические условия и прочие документы.

назад

Система КОМПАС-График предоставляет широчайшие возможности автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях промышленности и успешно используется в машиностроительном проектировании, при проектно-строительных работах, составлении планов и схем.

Благодаря поддержке форматов DXF, DWG, PDF и др. КОМПАС-График позволяет выполнять импорт/экспорт графических документов, что обеспечивает удобный обмен данными со смежниками и заказчиками, использующими любые чертежно-графические системы

назад

Также пользователю предоставляются: инструменты для создания

• многолистовых чертежей, большой перечень готовых форматов оформления;
• функционал по созданию библиотек типовых фрагментов без какого-либо программирования;
• любые стили линий, штриховок, текстов;
• возможность расчета периметров, площадей, объёмов, массо-центровочных характеристик тел;
• многочисленные способы простановки размеров и технологических обозначений;
• автоподбор допусков и отклонений, быстрый доступ к типовым текстам и обозначениям;
• встроенный таблично-текстовый редактор с проверкой правописания.

назад

• Базовая функциональность продукта легко расширяется за счёт различных приложений, дополняющих функционал КОМПАС-График эффективным инструментарием для решения прикладных инженерных задач. Например, приложения для проектирования пружин, валов, элементов механических передач, электрооборудования, деталей машин с применением крепежных изделий, элементов трубопроводов, деталей пневмо- и гидросистем, что позволяет большую часть действий выполнять автоматически, сокращая общее время разработки проекта в несколько раз. Для промышленного и гражданского строительства разработаны объектно-ориентированные приложений по разделам проекта АС/АР, КМ, КЖ, ОВ, ВК, ТХ, ЭС и другие.

• Максимально удобный и интуитивно понятный интерфейс, мощная справочная система и встроенное интерактивное обучающее руководство «Азбука КОМПАС» помогают освоить систему в кратчайшие сроки и без лишних усилий.

назад

«Учебная версия „Компас-3D“»

Система «Учебная версия „Компас-3D“», являющаяся полнофункциональной бесплатной версией «Компас-3D», предназначена для использования школьниками, студентами и аспирантами на домашних компьютерах в учебных целях, доступна для загрузки после регистрации на сайте образовательной программы Аскон. Использование в образовательном процессе в учебных заведениях не предусмотрено. Функционально «Учебная версия „Компас-3D“» ничем не отличается от профессиональной и обладает полным комплектом библиотек и приложений.

• Сравнение продуктов

назад

Вывод

• Графический редактор (ГР) — прикладная программа для получения рисованных изображений.
• Рисунок, создаваемый средствами графического редактора, формируется на экране, а затем может быть сохранен в файле.
• Среда любого ГР содержит рабочее поле, меню инструмен­тов, цветов, меню команд для работы с файлами, печати ри­сунка и других операций.
• ГР позволяет включать в рисунок тексты, используя бук­вы разных размеров и шрифтов.