Представление о программных и технических средствах компьютерной графики и черчения

Представление о программных и технических средствах компьютерной графики и черчения.

Компьютерная графика - область информатики, изучающая методы и свойства обработки изображений с помощью программно-аппаратных средств.

Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения изображения на плоскости монитора.

Структура КГ

Аппаратное обеспечение

Программное обеспечение

Методы

Пользователи

Данные

ТЕРМИНЫ

Графический редактор

Графический редактор - прикладная программа, предназначенная для создания, редактирования и просмотра графических изображений на компьютере.

РАЗРЕШЕНИЕ

Важная характеристика экранного изображения – разрешение (resolution).

Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на данное изображение .

Оно измеряется в пикселях на дюйм (dots per inch) – dpi .

Чем выше разрешение, тем качественнее изображение, но больше его файл.

• Разрешение обычно задается при оцифровке изображения с использованием сканера, цифрового фотоаппарата или при создании в растровом графическом редакторе.

• При работе в векторном графическом редакторе вы не задаете разрешение, т. к. качество векторного изображения зависит от разрешения устройства вывода.

• Размер файла в растровом изображении зависит от количества пикселов в изображении.

Разрешающая способность монитора – количество пикселей на экране.

• Если размер экрана – 800 на 600 пикселов, то разрешение – 72 пиксела на дюйм. Если размер экрана – 1024 на 768 пикселов, то разрешение – 96 пикселов на дюйм.
• Если размер экрана – 800 на 600 пикселов, то разрешение – 72 пиксела на дюйм.
• Если размер экрана – 1024 на 768 пикселов, то разрешение – 96 пикселов на дюйм.

Разрешение монитора не связано с разрешением растрового изображения!

Если разрешение изображения больше, чем разрешение монитора, то изображение кажется больше, чем есть на самом деле.

Чем выше количество точек на дюйм – тем выше качество печати.

Глубина цвета

Глубина цвета – количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения.

N = 2 I

N - количество цветов в палитре

I – количество информации, необходимое для кодирования цвета каждой точки

Глубина цвета, I (битов)

8

Количество цветов в палитре, N

16

2 8 = 256

24

2 16 = 65536

2 24 = 16777216

В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов, т.е. наборы тех цветов, которые могут принимать точки изображения.

Палитры цветов

• Палитра цветов в системе цветопередачи RGB

(с экрана монитора человек воспринимает цвет как сумму излучения трёх базовых цветов: Red - красного , Green - зелёного и Blue -синего ). Цвета данной палитры называют излучающими или аддитивными.

Цвета в палитре RGB формируются путём сложения базовых цветов .

Система цветопередачи RGB применяется в мониторах, телевизорах и других излучающих свет технических устройствах.

Минипрактикум

1.Определить цвета, если заданы

интенсивности базовых цветов

в системе цветопередачи RGB.

Цвет

Интенсивность базовых цветов

Красный

ЧЁРНЫЙ

КРАСНЫЙ

00

Зелёный

Синий

FF

ЗЕЛЁНЫЙ

00

СИНИЙ

00

00

00

00

00

ГОЛУБОЙ

FF

00

ПУРПУРНЫЙ

00

00

FF

FF

ЖЕЛТЫЙ

FF

FF

00

БЕЛЫЙ

FF

FF

FF

FF

00

FF

FF

Палитры цветов

• Палитра цветов в системе цветопередачи CMYK

(при печати изображений на принтерах). Основными красками в ней являются Cyan – голубая , Magenta – пурпурная , Yellow – жёлтая ) .

Напечатанное на бумаге изображение человек воспринимает в отражённом (субтрактивном) свете. Цвета в палитре CMYK формируются путём вычитания из белого света определённых цветов.

Система цветопередачи CMYK применятся в полиграфии.

Минипрактикум

2.Определить цвета, если на бумагу нанесены краски в системе CMYK.

Цвет

Формирование цвета

C = 0, M = 0, Y = 0

Y + M = W – B - G

Y + C = W – B - R

M + C = W – G - R

W – R = G +B

W – G = R + B

W – B = R + G

БЕЛЫЙ

КРАСНЫЙ

ЗЕЛЁНЫЙ

СИНИЙ

ГОЛУБОЙ

ПУРПУРНЫЙ

ЖЁЛТЫЙ

Форматы графических файлов:

• Позволяют определить способ хранения файла

(растровый или векторный)

А ТАК ЖЕ и

форму хранения (метод сжатия)

Формат BMP

• Универсальный растровый формат, который понимают все графические редакторы .

• Недостаток - большой вес, т.к. хранятся коды всех точек изображения

Формат GIF

gif

• Формат со сжатием применяют для Web-страниц. При сжатии уменьшаются одноцветные области изображения.

• Недостаток - ограниченная палитра 256 цветов

Анимация

Прозрачный фон

• Прозрачный фон Прозрачный фон Прозрачный фон
• Прозрачный фон Прозрачный фон Прозрачный фон
• Прозрачный фон Прозрачный фон Прозрачный фон
• Прозрачный фон Прозрачный фон Прозрачный фон
• Прозрачный фон Прозрачный фон Прозрачный фон

Формат PNG

png

• Метод сжатия без потери данных (палитра до 16 млн цветов)
• Можно указать степень сжатия:

1) Высокая степень сжатия и плохое качество изображения;

2) Низкая степень сжатия и высокое качество изображения

Формат TIFF

tiff

• TIFF - формат для хранения изображений с большой глубиной цвета .

• Имеется возможность сохранять изображение со сжатием и без сжатия

• Формат TIFF позволяет хранить изображения, сжатые по стандарту JPEG, без потерь данных

• Недостаток:

«многовесный», не пригоден

для использования в сети Интернет

Формат JPEG

jpеg

• В результате сжатия отбрасывается

избыточное для человеческого

восприятия разнообразие цветов соседних точек.

• Файл сжимается в десятки раз, что приводит к необратимой потере информации

Области применения Компьютерной графики

26

Примеры компьютерной графики

Виды компьютерной графики отличаются принципами формирования изображения

Виды компьютерной графики

векторная

фрактальная

растровая

трёхмерная

Наименьший элемент

точка

линия

треугольник

плоскость

Растровая графикА .

Программы для работы с растровой графикой:

• Paint
• Adobe Photo Shop

Близкими аналогами являются:

Фотография,

живопись.

Растровое изображение

Растровое изображение составляется из мельчайших точек (пикселов) – цветных квадратиков одинакового размера.

Растровое изображение подобно мозаике - когда приближаете (увеличиваете) его, то видите отдельные пиксели, а если удаляете (уменьшаете), пиксели сливаются.

Растровые изображения формируются из точек различного цвета(пикселей), которые образуют строки и столбцы

М

Пиксель

Растр M x N (графическая сетка)

N

Изображение может иметь различное разрешение, которое определяется количеством точек по горизонтали и вертикали.

М

Пиксель

Растр M x N (графическая сетка)

N

Растр -

(от англ. raster) – представление изображения в виде двумерного массива точек (пикселов), упорядоченных в ряды и столбцы

Основные проблемы при работе с растровой графикой

• Увеличение изображения приводит к эффекту пикселизации, иллюстрация искажается

• Уменьшение растрового изображения

• При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну- теряется четкость мелких деталей
• При увеличении новым соседним точкам назначается одинаковый цвет, в результате чего появляется ступенчатый эффект

• Большие объемы данных.

Размер файла зависит от:

• глубины цвета точек,
• размера изображения (в большем размере вмещается больше точек),
• разрешения изображения (при большем разрешении на единицу площади изображения приходится больше точек).

Форматы файлов растровой графики

.bmp

.jpg

Стандартный формат Windows. Большой размер файлов из-за отсутствия сжатия изображения.

.jpeg

Предназначен для хранения многоцветных изображений (фотографий). Отличается огромной степенью сжатия за счет потери информации. Степень сжатия можно регулировать.

.gif

Самый «плотный». Фиксированное количество цветов (256). Позволяет создавать прозрачность фона и анимацию изображения

Применение:

• ретуширования, реставрирования фотографий;
• создания и обработки фотомонтажа;
• после сканирования изображения получаются в растровом виде

Растровые графические редакторы

Corel Photo-Paint

Adobe Photoshop

GIMP

Paint

2010

Bolgova N.A.

ВЕКТОРНАЯ графика .

Программы для работы с векторной графикой:

• Corel Draw
• Adobe Illustrator
• AutoCAD

Близкими аналогами являются

• слайды мультфильмов,

• представление математических функций на графике.

Векторная графика

• Предназначена для создания иллюстраций с применением шрифтов и простейших геометрических объектов
• Основным элементом векторного изображения является контур (линия)

Применение:

• для создания вывесок, этикеток, логотипов, эмблем и пр. символьных изображений;
• для построения чертежей, диаграмм, графиков, схем;
• для рисованных изображений с четкими контурами, не обладающих большим спектром оттенков цветов;

Векторные изображения

Векторные изображения

Используют для создания логотипов

Кривые второго порядка

Векторные изображения

• Векторные изображения формируются из базовых графических объектов ( линия, прямоугольник, окружность и др.), для каждого из которых задаются координаты опорных точек, а также цвет, толщина и стиль линии его контура.

Достоинства векторных изображений

• Векторные рисунки могут быть уменьшены и увеличены без потери качества.

Смородинов А.Г. МОУ "Сергинская СОШ"

Растровые изображения

• Растровые изображения чувствительны к масштабированию

Смородинов А.Г. МОУ "Сергинская СОШ"

Сложные объекты векторной графики при увеличении можно рассматривать более подробно, без потери качества.

Сравнительная характеристика растровой и векторной графики

Характеристики

Растровая графика

Элементарный объект

Векторная графика

Изображение(совокупность точек, объектов)

Фотографическое качество

Распечатка на принтере

Объем памяти

Масштабирование

Группировка и разгруппировка

Форматы

Сравнительная характеристика растровой и векторной графики

Характеристики

Растровая графика

Элементарный объект

Векторная графика

пиксель (точка)

Изображение

совокупность точек (матрица)

контур и внутренняя область

Фотографическое качество

Распечатка на принтере

совокупность объектов

да

легко

нет

Объем памяти

иногда не печатаются или выглядят не так

очень большой

Масштабирование

нежелательно

относительно небольшой

Группировка и разгруппировка

да

нет

Форматы

BMP, GIF, JPG, JPEG

да

WMF, EPS

Геоинформационные системы

2011

Сложные объекты векторной графики используются при построении так называемых геоинформационных систем. В частности построение карт местности (навигаторы).

Что такое геоинформационная система?

Геоинформационная система — это система, предназначенная для сбора, хранения, анализа пространственных данных и связанной с ними информации.

Достоинства векторных изображений

• Небольшой информационный объем по сравнению с растровыми изображениями.
• Auto.wmf – 9,03 kb
• Auto.bmp – 90,8 kb

Смородинов А.Г. МОУ "Сергинская СОШ"

Векторные графические редакторы

• Open Office Draw.
• Системы компьютерного черчения «Компас».
• Системы автоматического проектирования

Смородинов А.Г. МОУ "Сергинская СОШ"

Трехмерная график .

Трехмерная графика,  3D графика

Трехмерная графика - компьютерная графика для отображения изображений, имеющих длину, ширину и глубину.

Трехмерная графика в отличие от двухмерной дает более реалистичное представление образов

Главной целью системы трехмерного графического синтеза является создание высококачественных фотореалистичных изображений со скоростью видео.

Программы для работы с трехмерной графикой:

• 3D Studio MAX 5,
• AutoCAD,
• Компас

Применение:

• научные расчеты,
• инженерное проектирование,
• компьютерное моделирование физических объектов
• изделия в машиностроении,
• видеороликах,
• архитектуре,

Трехмерная графика

• Метод трассировки лучей более ориентирован на физическое моделирование, но благодаря высокой реалистичности используется в профессиональных задачах — спецэффектах в кино, телевизионных роликах, мультфильмах, при моделировании проектируемых объектов (автомобили, интерьеры, здания)

• Рендеринг - это процесс преобразования объекта или сцены, созданных в приложении трехмерной графики, для вывода на дисплей, который представляет собой двухмерную плоскость .

Рендеринг

Фрактальная графика .

Программа для работы с фрактальной графикой:

• Фрактальная вселенная 4.0 fracplanet

Применяют:

• Математики,
• Художники

Формат:

POV

Фрактальная графика

Основной элемент- математическая формула.

Аналоги:

Снежинка, кристалл.

• Фрактал – это рисунок состоящий из подобных между собой элементов

Фрактус – состоящий из фрагментов

Одним из основных свойств является самоподобие

Фрактальная графика, как и векторная является вычисляемой, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти ПК не хранятся. Изображение строится по уравнению.

Треугольник Серпинского

Тест

1. Изображения какой графики реалистичны, обладают высокой точностью передачи градаций цветов и полутонов

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

2. Изображения какой графики можно расчленить на составляющие элементы для их редактирования:

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

3. Изображения какой графики состоят из массива точек (пикселей):

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

4. Изображения какой графики масштабируются c потерей качества :

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

5. Файлы какой графики имеют большой размер:

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

6.К какой графике вы отнесете следующее изображение:

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

7.К какой графике вы отнесете следующее изображение:

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

8.К какой графике вы отнесете следующее изображение:

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

9.К какой графике вы отнесете следующее изображение:

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

10.К какой графике вы отнесете следующее изображение:

• Растровая
• Векторная
• Трехмерная
• Фрактальная

Ключ к тесту:

1

A

2

B

3

4

A

A

5

6

A

A

7

8

C

D

9

10

B

C

Критерии оценки:

0-1 ошибок – «5»

2-3 ошибки – «4»

4-5 ошибок – «3»

тест 9

Определите, к каким видам графики относятся следующие изображения.