Вычисляемая графика где никакие объекты в памяти компьютера не хранятся
Обновлено: 03.07.2024
Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере. Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. 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.
Виды компьютерной графики.
Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге. В растровой графике изображение представляется в виде набора окрашенных точек. Такой метод представления изображения называют растровым. Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художниками, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете пока применяются только растровые иллюстрации. Векторный метод - это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор - это набор данных, характеризующих какой-либо объект. Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.
Сравнение растровой и векторной графики.
Способ представления изображения:
- Растровое изображение строится из множества пикселей.
- Векторное изображение описывается в виде последовательности команд.
Представление объектов реального мира:
- Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов.
- Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества.
Качество редактирования изображения:
- При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения.
- Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества.
Особенности печати изображения:
- Растровые рисунки могут быть легко напечатаны на принтерах.
- Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы.
Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.
Области применения компьютерной графики.
Научная графика. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.
Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.
Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом САПР (систем автоматизации проектирования). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения.
Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.
Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации. Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и "движущихся картинок". Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связано с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, от расположения теней, от фактуры поверхности, требует расчетов, учитывающих законы оптики.
Компьютерная 3D графика.
Среди программных комплексов трехмерной графики, предназначенных для работы на компьютерах типа PC, лидирующее место занимает 3D Studio MAX2.
Общее представление о 3D. В самом названии рассматриваемой области - “трехмерная графика” заложено указание на то, что нам предстоит иметь дело с тремя пространственными измерениями: шириной, высотой и глубиной. Если взглянуть вокруг: все, что нас окружает, обладает тремя измерениями
- стол, стул, жилые здания, промышленные корпуса и даже тела людей. Однако термин “трехмерная графика” все же является искажением истины. На деле трехмерная компьютерная графика имеет дело всего лишь с двумерными проекциями объектов воображаемого трехмерного мира.
Чтобы проиллюстрировать сказанное, можно представить оператора с видеокамерой, с помощью которой он снимает объекты, расположенные в комнате. Когда во время съемок он перемещается по комнате, то в объектив попадают различные трехмерные объекты, но при воспроизведении отснятой видеозаписи на экране телевизора будут видны всего лишь плоские двумерные изображения, представляющие собой запечатленные образы снятых несколько минут назад трехмерных объектов. Сцена на экране выглядит вполне реально благодаря наличию источников света, естественной расцветке всех объектов и присутствию теней, придающих изображению глубину и делающих его визуально правдоподобными, хотя оно и остается всего лишь двумерным образом.
В компьютерной графике объекты существуют лишь в памяти компьютера. Они не имеют физической формы - это не более чем совокупность математических уравнений и движение электронов в микросхемах. Поскольку объекты, о которых идет речь, не могут существовать вне компьютера, единственным способом увидеть их является добавление новых математических уравнений, описывающих источники света и съемочные камеры.
Использование программы для создания компьютерной графики во многом сходно со съемкой с помощью видеокамеры комнаты, полной сконструированных объектов. Программа позволяет смоделировать комнату и ее содержимое с использованием разнообразных базовых объектов, таких как кубы, сферы, цилиндры и конусы, а также с использованием инструментов, необходимых для реализации разнообразных методов создания более сложных объектов.
В некоторых программах (например 3D Studio MAX2), после того как модели всех объектов созданы и должным образом размещены в составе сцены, можно выбрать из библиотеки любые готовые материалы, такие как пластик, дерево, камень и т.д. и применить эти материалы к объектам сцены. Можно создать и собственные материалы, пользуясь средствами редактора материалов, с помощью которых можно управлять цветом, глянцевитостью, прозрачностью и даже применять сканированные фотографии или нарисованные изображения, чтобы поверхность объекта выглядела так, как это было задумано.
Применив к объектам материалы, необходимо создать воображаемые съемочные камеры, через объективы которых будет наблюдаться виртуальный трехмерный мир, и производиться съемка наполняющих его объектов. За счет настройки параметров виртуальных камер можно получить широкоугольную панораму сцены или укрупнить план съемки, чтобы сосредоточить свое внимание на отдельных мелких деталях. Чтобы сделать сцену еще более реалистичной, можно добавить в ее состав источники света.
3D объекты. Если соединить две точки в киберпространстве, то будет создана линия (line). Например, соединяя точки (0;0;0) и (5;5;0) получается линия. Если продолжить эту линию, соединив ее конец с точкой (9;3;0) то получиться полигиния (poliline), то есть линия, состоящая из нескольких сегментов. Если соединить последнюю точку с первой, то получиться замкнутая форма (closed shape), то есть форма, у которой есть внутренняя и наружная области. Нарисованная форма представляет собой простой трехсторонний многоугольник (polygon), называемый также гранью (face), и составляет основу объектов, создаваемых в виртуальном трехмерном пространстве. У многогранника имеются следующие базовые элементы: вершина, ребро, грань. Вершина (vertex) - это точка, в которой соединяется любое количество линий. Грань (face) - это фрагмент пространства, ограниченный ребрами многоугольника. Ребро (edge) - это линия, формирующая границу грани.
Цель : создать условия для самостоятельного выбора графического редактора при создании изображений.
Обучающие :
- познакомить с видами компьютерной графики, их достоинствами и недостатками;
- принципами построения изображений в разных графических редакторах.
Развивающие:
- развить умение анализировать ;
- самостоятельно делать выводы ;
- устанавливать причинно-следственные связи .
Воспитательные :
- воспитание усидчивости и культуры учебного труда при выполнении практических заданий
- воспитание информационной культуры.
Используемые образовательные технологии : информационные.
- Организационный момент : приветствие, проверка присутствующих.
- Обьявление темы урока : “Компьютерная графика”
- Определение целей урока : на этом уроке мы познакомимся с основными видами компьютерной графики, их особенностями, основными графическими редакторами.
- Обьяснение нового материала (сопровождается показом презентации ).
Компьютерная графика – это раздел информатики, предметом которого является работа на компьютере с графическими изображениями.
Различают четыре вида компьютерной графики:
ü растровая графика;
ü векторная графика;
ü фрактальная графика .
Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
В растровой графике изображение представляется в виде набора окрашенных точек (пикселей).
Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художниками, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры.
Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете пока применяются только растровые иллюстрации.
Программы для работы с растровой графикой: Paint , Photoshop .
Векторный метод – это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор – это набор данных, характеризующих какой-либо объект.
Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агенствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.
Программы для работы с векторной графикой: Corel Draw , Illustrator .
Сравнение растровой и векторной графики
Растровая графика
Векторная графика
Способ представления изображения
Растровое изображение строится из множества пикселей.
Векторное изображение описывается в виде последовательности команд.
Представление объектов реального мира
Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов.
Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества.
Качество редактирования изображения
При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения.
Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества.
Особенности печати изображения
Растровые рисунки могут быть легко напечатаны на принтерах.
Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы.
Трёхмерная графика используется для создания реалистичной модели обьекта. В этой графике используются обьёмные геометрические примитивы.
Программы для работы с трёхмерной графикой: AutoCAD , XARA , 3 DStudio и другие.
Фрактальная графика предназначена для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании.
Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину.
Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.
Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий.
Векторный метод - это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор - это набор данных, характеризующих какой-либо объект.
Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агенствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще
Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину.
Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.
Под растровым способом понимают способ представления изображения в компьютерной графике в виде совокупности отдельных точек различных цветов или оттенков .
Пиксель - неделимая точка в графическом изображении. Пиксель характеризуется прямоугольной формой и размерами, определяющими пространственное разрешение изображения
Достоинства растрой графики
1. Возможность получения фотореалистичного изображения высокого качества в различном цветовом диапазоне; 2. Легкость получения растровых изображений и возможность автоматизации; 3. Абсолютная свобода редактирования изображения. 4. Каждый пиксель независим друг от друга. 5. Существует развитая система внешних устройств для ввода изображений (к ним относятся сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры, графические планшеты).
Недостатки растровой графики
Основные характеристики растровой графики
Разрешение при печати
Разрешение изображения
Разрешение дисплея
Основные характеристики растровой графики
- Разрешение изображения – определяет насколько точно будут воспроизведены детали изображения. Разрешение выражается в точках на дюйм.
- Разрешение дисплея – это степень резкости изображения, показываемого на дисплее. Разрешение дисплея измеряется в точек/дюйм.
- Разрешение при печати – выражается числом чернильных частиц, которые можно распылить на один дюйм бумаги.
Особенности векторной графики
Достоинства векторной компьютерной графики
- Экономия объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений - сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые программа воссоздает изображение заново.
- Качество изображения не изменяется при изменении размера.
Недостатки векторной компьютерной графики
Особенности фрактальной графики
Области применения современной компьютерной графики
Изобразительная компьютерная графика
- - связи: изобразительное искусство, дизайн
- - задачи: создание высокохудожественных изображений (плоских или квазиобъёмных)
- - приоритетные направления: создание реалистичных трёхмерных изображений, редактирование видеоданных, Web-дизайн
- - примеры программных средств: Adobe Photoshop, Corel Draw, Adobe Premiere, Discreet 3D Studio MAX и Alias-Wavefront Maya, Macromedia Flash
- - рынок: создание видео- и кинопродукции, реклама и оформление различных видов.
Рис.4. Фрагмент из анимационного фильма "Шрек".
Рис.5. Модель комнаты, выполненная в 3D Studio MAX.
Научная графика- дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.
- - связи: математика
- - задачи: визуализация и обработка результатов измерений или моделирования
- - приоритетное направление: когнитивная компьютерная графика, геоинформационные системы, САПР
- - примеры программных средств: National Instruments LabView , КОМПАС , MapInfo , Microcal Origin
- - рынок: обеспечение научных, военных, прикладных исследований и технологических процессов, бизнес-планирование.
Рис.6. Пример блок-схемы,
описывающей алгоритм программы
Рис.7. График посещаемости Web - узла
Рис. 9. Трехмерная модель сборки (Компас 3D).
Рис.8. Интерактивная модель оборудования (LabView)
Антропогенная графика
- - связи: психология, технические науки
- - задачи: изучение и использование различных аспектов восприятия графической информации человеком.
- - приоритетные направления: создание компьютерных игр, разработка систем виртуальной реальности.
- - примеры программных средств: Unreal , Paradigm simulation Vega , стандарт. VRML и Parallel Graphics Internet Space Builder.
- - рынок: компьютерные и электронные игры, обеспечение научных и военных исследований, развитие аппаратных средств компьютерной графики.
Рис .10. Фрагмент игры Unreal Tournament
Рис .11. Фрагмент игры GTA San Andreas
Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений.
Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники.
Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.
Художественная и рекламная графика отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и "движущихся картинок".
Компьютерная анимация - это получение движущихся изображений на экране дисплее.
Мультимедиа - это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением.
Читайте также: