Компьютерлік графика

                                         Компьютерлік графика

Жоспар:

1. Кіріспе

2.Негізгі бөлім

2.1.Компьютерлік графика туралы түсінік.

2.2. Интернеттегі компьютерлік графика.

2.3. Компьютерлік графика түрлері.

3. Векторлы графиканың математикалық негіздері.

4. Компьютерлік  графиканың негізгі ұғымдары.

5. Қорытынды.

6. Пайдаланған әдебиеттер.

 

Кіріспе

ЭЕМ-ның құрылуынан кейін  оған тиісті компьютерлік графика пайда  болды, ол қазір әлемдік технологиялардың бір бөлігі болып табылады. Бастапқыда ол векторлық графика болды – бұл қағазды не болмаса экранда нүктелердің орналасуын анықтайтын «вектор» деп аталып кеткен функциялар арқылы кесінді құрастыру болып келеді. Мысалға графигі шеңбер, түзу және т.б. болып келетін функциялар. Осындай векторлардың қосылуынан векторлық суреттер пайда болады.

Компьютерлік  техника  мен технологиялардың дамуымен бірге  графикалық объектілерді құрастырудың көптеген тәсілдері пайда болды.

Ақпараттың әр түрлі  көлемін адам көру мүшелері арқылы жақсы анықтап зерттейді. Былай  қарағанда адамға кішкентай кезінде-ақ суреті бар кітаптар ұнаған. Ақпараттың үлкен көлемін басқадай зерттеу мүмкін емес. Мысалы, мемлекет бюджеті туралы үлкен таблица алайық. Оны оқығанша диограммасын қарай салған жөн деп санаймын, осы диаграмма арқылы ол адам есінде қалуы мүмкін. Сондықтан кез-келген мамандар арасында графикалық мәліметтер қолдану көлемі ұлғаюда. Бұл ізденіс жұмыста компьютердің графикалық құрылысы туралы қысқаша мәліметтер береді. Өйткені казіргі уақытта графикалық құрастыру өте қарқынды дамуда. Және қазіргі кезде программалық құралдар нарығы графикалық суреттер арқылы жұмыста автоматизациялауды қолданып белгілі бір нәтижеге қол жеткізуге болады.

Негізгі бөлім

Компьютерлі графикамен жұмыс-дербес компьютерді пайдаланудың кең тараған түрлерінің бірі. Бұл жұмыспен тек кәсіпқой суретшілер мен дизаинерлер ғана жұмыс істемейді. Уақыт өткен сайын кез-келген мекемелерде газет-журналдарға жарнамалық хабарландыру жариялауға немесе жарнамалық үндеу парақтары мен буклеттер шығарып таратуға қажеттілік туындап отыр. Ірі фирмалар мұндай тапсырыстарды арнайы бюролар немесе жарнамалық агенттіктерде жасатады. Бюджеті шектелген шағын мекемелер мұны көбінесе өз күштерімен және тиімді программалық құралдардың көмегімен шешеді. Қазіргі мультимедиялық бағдарламаның бір де бірі компьютерсіз жұмыс істей алмайды. Көпшіліктің пайдалануына арналған программа дайындайтын программалық ұжымның 90%-на дейінгі жұмыс уақыты графика бойынша жұмыс атқаруға жұмсалады екен. Редакция және баспахана қызметінде жұмсалатын негізгі еңбек шығындары да графикалық программаның көмегімен көркемдеу және безендіру жұмысынан құралады.

Графикалық программалық құралдардың кеңінен пайдалануына қажеттіліктің туып отырғандығының ең басты себебі Интернеттің дамумен  байланысты. Ең алдымен миллиондаған жеке “үй парақтарын” бір “өрмекке” жинап отырған World Wide Web қызметінің нәтижесі. Компьютерлік графикасыз рәсімделген парақтың өзіне жүгіргіш саяхат жасау арқылы-ақ, бәсекелестердің кең ортасында ерекшеленіп көріне алу және көпшіліктің назарын аудару мүмкіндігінің болмайтындығы ашықтан-ашық аңғарылады. Көз тарталық әдемі Web-парақтарына деген сұраныс осы істі атқаратын суретшілер мен дизаинерлердің қызмет ету мүмкіндігін бірнеше есеге дейін арттырып отыр. Осыған байланысты қазіргі графикалық құралдар мынандай мақсатпен жасалып жүр: кәсіпқой суретшілер мен дизаинерлерге ыңғайлы аспап беріп қана қоймай, сонымен қатар қажетті кәсіптік машығы жоқ және бойында көркемдеушілікке, сурет салуға деген дарыны жоқ адамдардың өзіне де өнімді еңбек етуге мүмкіндік тудыру.

Теңдеулер жүйесін графиктік жолмен шеш .

Жауабы: (1,2; 1,5)

Графикалық режимде  экран жекелеген жарқырауық нүктелерге бөлінген, олардын саны монитордын мүмкіндігімен айқындалады да,онын типі мен режіміне тәуелді (мысалды,VGA типті экран үшін 16 түсті болғанда, көлденеңінен-640; тігінен-480 нүкте,ал 256 түсті болғанда, көлденеңінен -320;тігінен-200 нүкте) болады.

 Бірқатар мониторлардың  базалық түсінің түрлері 16 стан-дартты түсті болады және ол келесідей 4 элеметпен: түстің үш құраушысы: қызыл,жасыл,көк,жарықтанудың мүмкін екі денгейінін бірімен анықталады. Төрт құраушысынын әрқайсысынын бар болуы 0 немесе 1 цифрлары ақпараты-мен көрсетіледі. Мысалы,егер компьютрлерінде ЕGA мониторы болса, онда экрандағы кескін жадтын 110Кбай-тын алады,мұны былай есептеуге болады:640 пен 350-ды экран мүмкіндігін айқындайтын әрбір нүктенін түсін сипаттайтын 4 битке көбейту керек: 640•350•4 = 112000 (байт)≈ 110(Кбайт).

 Компьютер графикалық  ақпаратпен,мысалы, суретпен жұмыс  істегенде,сандар жиыны мен жұмыс  істеген сияқты болады, мұнда  әрбір сан немесе сандар тобы  кескін элементін сипаттайды.Бұл  былай түсіндіріледі:сендерде ақ-қара  фотосурет болсын.Оны сандар жиыны түрінде ұсыну ("цифрландыру")үшін оған тікбұрышты тор салынуы керек.

Тор түйіндерінің қарайған жерлерне түскен түйіндерін 0-мен белгілейміз.Сонда  сендер нөлдер мен бірліктерден құралған тікбұрышты кесте аласындар.Енді осы  кестені компьютерге енгізсек,компьютер 1-дің орнына қара нүкте қойып,оны экранға шығарса онда біз экраннан ізделініп отырған кескінді көреміз.Әрине,жақындатылған түрде.Тор қаншалықты жие болса,кескің де соншалықты нақты болып шығады.Осылай ұсынылған фотосуреттін ақпараттық көлемінің қандай екекенің есептеуге де болады. Мысалы, егер сендерде 480 х 640 тор болса,онда сендер 307200 нөл-дер мен бірліктерден,яғни екілік белгілерден тұратын кесте аласындар немесе,басқаша айтқанда онын ақпараттық көлемі 307200 бит = 38400 байт ≈ 37,5Кбайтқа тең болады.

 Графикалық кескінді  сақтаған жағдайда жадқа еңгізілетін  элементтер саны экраннын графикалық  кескін алып тұрған нүктелерінің  санына сәйкес болады.

                   

                     Интернеттегі компьютерлік графика.

Графикалық  программалық құралдардың кеңінен пайдалануына қажеттіліктің туып отырғандығының ең басты себебі: Интернеттің дамумен байланысты. Ең алдымен миллиондаған жеке “үй парақтарын” бір “өрмекке” жинап отырған World Wide Web қызметінің нәтижесі. Компьютерлік графикасыз рәсімделген парақтың өзіне  жүгіргіш саяхат жасау арқылы-ақ, бәсекелестердің кең ортасында ерекшеленіп көріне алу және көпшіліктің назарын аудару мүмкіндігінің болмайтындығы ашықтан-ашық аңғарылады. Көз тарталық әдемі Web-парақтарына деген сұраныс осы істі атқаратын суретшілер мен дизаинерлердің қызмет ету мүмкіндігін бірнеше есеге дейін арттырып отыр. Осыған байланысты қазіргі графикалық құралдар мынандай мақсатпен жасалып жүр: кәсіпқой суретшілер мен дизаинерлерге ыңғайлы аспап беріп қана қоймай, сонымен қатар қажетті кәсіптік машығы жоқ және бойында көркемдеушілікке, сурет салуға деген дарыны жоқ адамдардың өзіне де өнімді еңбек етуге мүмкіндік тудыру.

 

Компьютерлік  графиканың түрлері.

Компьютерлік  графикамен жұмыс істеуге арналған  программалық қамтамасыздандыру кластарының көптігіне қарамастан, компьютерлік графика бар болғаны үш-ақ түрге бөлінеді: растрлік графика, векторлық графика, фрактальды графика. Бұлар бір-бірінен монитор экранында бейнелеу кезінде немесе қағазға басу кезінде кескіндерді жүзеге асыру принциптеріне қарай ажыратылады. 

Растрлік графика электрондық (мультимедиялық) және полиграфиялық басылымды жасау кезінде пайдаланылады. Растрлік графикамен дайындалған иллюстрацияларды компьютер программасы арқылы қолдан сирек жасайды. Осы мақсатпен суретшінің қағазға салған суретін, немесе фотографияны көбінесе сканерлейді.  Соңғы уақыттарда комьпютерге растрлік кескінді енгізу үшін цифрлық бейнекамералар кеңінен қолданылуда. Осыған орай, растрлік иллюстрациямен жұмыс жасауға арналған графикалық редакторлардың көбі олардың бейнені соншалықты жасауына емес, олардағы қанша өңделуіне лайықталып бағдарланған. Интернетте әзірше тек қана растрлік иллюстрация пайдаланылып жүр.

Векторлық графикамен жұмыс істеуге лайықталған программалық құралдар, керісінше  ең бірінші кезекте иллюстрация жасауға және оларды аз дәрежеде өңдеуге арналған. Мұндай құралдарды жарнамалық агенттіктерде, дизаинерлік бюроларда, редакция мен баспаханаларда қолданады. Қаріптік және қарапайым геометриялық элементтерді пайдалануға негізделген безендіру жұмыстары векторлық графика құралдарымен өте оңай шешіледі. Векторлық графика құралдарымен жасалған жоғары сападағы көркем туындылар баршылық. Бірақ бұл өте сирек құбылыс. Өйткені векторлық графика құралдарымен көркемдеп иллюстрация жасау аса күрделі және қиын.

Фрактальдық графикамен жұмыс істеуге лайықталған программалық құралдар математикалық есептеу жолымен кескінді автоматты генерациялауға арналады. Фрактальды көркемм композиция жасау сурет салу немесе безендіруден құрылмайды, ол прграммалаудан туындайды. Фрактальдық графиканы баспа немесе электрондық іс-құжаттар жасауда сирек қолданады, ал көпшілікті қызықтыратын программалар үшін жиі пайдаланады.

Растрлік графика

Растрлік кескіннің  ең басты элементі-нүкте. Егер кескін экранда болса, онда бұл нүкте пиксель деп аталады. Компьютердің операциялық жүйесі экранның қай графикалық мүмкіндігіне қойылғанына байланысты, экранда 640х480, 800х600, 1024х768 және одан да көп пиксельдері бар кескіндер орналасуы мүмкін. Кескіннің өлшемімен оның мүмкіндігі тікелей байланысты болады. Осы параметр нүктелерде дюйм (dots per inch-dpi) арқылы өлшенеді. Монитордағы диагональмен 15 дюймді кескін өлшемі экранда шамамен 28х21 см-ді құрайды. 1 дюймде-25,4мм болатындығын  білсек, монитор 800х600 пиксель режимде жұмыс істегенде, экранды кескіннің мүмкіндігі 72 dpi-ге тең екендігін есептеп шығара аламыз.

Ал басу кезінде мүмкіндік әлдеқайда  жоғары болуға тиіс. Толықтүсті кескіндердің полигрофиялық баспасы 200-300 dpi мүмкіндікті қажет етеді. 10х15 см өлшемдегі стандартты фототүсірілім шамамен 1000х1500 пиксельдерден тұруы керек.

Мұндай кескіндердің 1,5 млн нүктелерден  тұратындығын да анықтау қиын емес. Ал егер түрлі-түсті кескін болса  және әр нүктенің кодталуына 3 байт жұмсалса, онда түрлі-түсті фотография массивінің өлшемі 4 Мбайт-тан жоғарыға сәйкес келеді.

1. Көлемнің үлкендігі –растрлік кескінді қолданудағы ең  негізгі мәселе. Журнал беттеріндегідей үлкен өлшемді иллюстрациялармен белсенді түрде жұмыс жасау үшін аса үлкен өлшемді оперативті (негізгі, басты) жады (128 Мбайт және одан да көп) бар компьютер қажет. Мұндай компьютерлерде жоғары өнімді процессорлардың болу керектігі өзінен-өзі түсінікті.

2. Растрлі кескіннің екінші бір кемшілігі: детальдарды үлкейтіп көрсетуге аса қолайсыз. Кескіндер нүктелерден құралатындықтан, кескіндерді үлкейткенде бұл нүктелер ірі болып қана көрінеді. Растрлік кескіндеуде қосымша детальдарды үлкейтіп көру мүмкін емес. Оның үстіне, растрлі нүктелерін үлкейту иллюстрацияны визуальді түрде бүлдіреді де, оны ұлғайтып көрсетеді. Бұл эффект пиксельдеу деп аталады.

Векторлық графика

Растрлік графикда кескіннің  басты элементі нүкте болса, векторлы графикада кескіннің негізгі  элементі сызық немесе (оның түзу сызық  немесе қисық сызық болуы маңызды  емес) болып табылады.

Растрлік графикада да сызықтар бар, бірақ онда олар нүктелер комбинациясы ретінде танылады. Растрлік графикадағы әрбір нүкте үшін бір немесе бірнеше жад ұялары (нүктелерде қаншама көп түс болса, соншама ұя) бөлінеді. Растрлік сызықтың ұзындығы қаншалық ұзын болса, соншама көп жадты өзіне иемденеді. Векторлық графикада сызыққа орналасқан жад көлемі сызықтың көлеміне қатыссыз, оған бағынбайды. Өйткені сызық формула түрінде көрінеді, дәлірек айтқанда, брнеше параметр түрінде көрінде. Бұл сызықтармен не істесек те, жад ұясында сақталған параметрлері ғана өзгереді. Ұя саны кез-келген сызық үшін өзгеріссіз қалады.

Сызық - векторлы графиканың ең ұсақ  (элементарлы) обьектісі болып саналады. Векторлы иллюстрацияда тұрғандардың бәрі сызықтардан құралады. Қарапайым  обьектілер күрделірек болып бірігеді, мысалы, төртбұрыш обьектісін байланысқан төрт сызық деп қарастырамыз. Ал куб обьектісі аса күрделі. Мұны не он екі сызық ретінде, не байланысқан бұрыштар ретінде қарастыруымызға болады. Векторлық графикаға осы тұрғыдан келуді көбінесе обьектілі-тұспалдаушы графика деп атайды.

Біз векторлы графиканың обьектілері жадта параметрлердің терімі күйінде сақталады дедік. Бірақ бәрібір барлық кескіндердің нүкте түрінде шығарылатындығын ұмытпауға тиіспіз. Өйткені экран осылайша құрылған. Әрбір обьектіні экранға шығару алдында программа обьект кескінінде экран нүктелерінің координат есебін шығарып көрсетеді. Сондықтан векторлық графиканы кейде есептеуші графика деп атайды. Анологиялық есептеуді обьектіні принтерге шығару кезінде де көрсетеді.

Басқа обьектілер сияқты сызықтардың да өзіндік қасиеттері болады. Ол қасиеттерге сызықтың формасы, оның қалыңдығы, түсі сипаты (тұтас, пунктирлік және т.б) жатады. Тұйық сызықтардың (толтыру) қасиеті болады. Тұйық контурының ішкі жағы түрлі түспен, текстурамен, картамен толтырылуы мүмкін. Егер қарапайым сызық тұйықталмаса оның екі шыңы болады. Олар тораптар деп аталады. Бұл тораптардың да сызық шыңының қалай көрінуіне және екі сызықтың бір-бірімен түйіндеуіне байланысты өзіндік қасиеттері болады.

 

Векторлы графиканың математикалық негіздері 

Векторлы графиканың негіздерінде геометриялық фигуралардың өзіндік қасиеттері жайлы математикалық амалдар жатады. Жоғарыда айтқанымыздай, сызық векторлы графиканың қарапайым обьектісі болып табылады. Сондықтан векторлы графиканың негізінде ең алдымен математикалық амалы жатады. Төменде бірнеше сызық түрлерін қарастырамыз. Алдымен нүктеден бастайық.

 

                                                 Нүкте

Нүкте жазықтықтағы координаттың бас жағына қатысты түскен нүктенің қалпын анықтайтын екі санмен (х,у) беріледі.

                                              

                                               Түзу сызық

Түзу сызықтың тапсырмасы үшін екі  параметрдің жеткілікті екендігі алгебра  курсы бойынша бізге белгілі. Әдетте түзу сызықтың графикасы у=кх+в теңдігі белгіленеді. К және в параметрлерін біле отырып, белгілі координат жүйесіне шексіз түзу сызықты салуға болады.

                                             

                                            Түзу кесінді

Түзу кесіндіге берілетін тапсырманы орындау үшін біз қос параметрлерді, мысалы, кесіндінің бас жағы мен ұш жағының х₁ және х₂ координатасын білуіміз керек. Сондықтан түзу сызықты көрсету үшін төрт параметр қажет.