Компьютерная графика

 

Оглавление 

  Введение 3

  Теоретическая часть 4

               I. Виды компьютерной графики 4

               II. Графические редакторы 8

               III. Области применения компьютерной графики 10

Практическая  часть 13

       1. Общая характеристика  задачи. 13

       2. Описание алгоритма  решения задачи. 14

Заключение 19

Список  использованной литературы 20

    Введение

 

    Существует  специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с  помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, – компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир [3, C. 167].

    В теоретической части работы будут рассмотрены такие вопросы как виды компьютерной графики, графические редакторы, а так же области применения компьютерной графики.

      В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную. Современное применение компьютерной графики очень разнообразно. Для каждого направления создается специальное программное обеспечение, которое называют графическими программами, или графическими пакетами. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие.

    Компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает “локомотивом”, тянущим за собой всю компьютерную индустрию.

    В практической части будет решена экономическая задача в среде Microsoft Excel.

    Для выполнения курсовой работы использовался  следующий состав ТО и ПО: процессор  Pentium IV, ОС Windows XP, MS Word, MS Excel. 
 

    Теоретическая часть:

    I. Виды компьютерной графики

    Компьютерная  графика (также машинная графика) — область деятельности, в которой компьютеры используются как для синтеза изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Также компьютерной графикой называют и результат этой деятельности [2, C. 109].

    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.                  

    Векторная графика (рис.1) представляет изображение как набор примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, сплайны некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

    

    Рис.1. Пример векторной графики [3, C. 169] 

    Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него строится новое. Математическое описание векторного рисунка остается прежним, изменяются только значения некоторых переменных, например, коэффициентов.

    Вместе  с тем, не всякое изображение можно  представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмом и просто роликов разного содержания.

    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.

    Растровая графика (рис.2) – это совокупность разноцветных точек. Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселов. Каждому пикселу сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

    

    Рис.2. Пример растровой графики [3, C. 170]

    Без особых потерь растровые изображения  можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения тогда исчезнут навсегда, что иначе в векторном представлении. Увеличение же растровых изображений оборачивается красивым видом на увеличенные квадраты того или иного цвета, которые раньше были пикселями.

    В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

    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 любом случае, если вы работаете  с графикой, то неизбежно будете иметь дело с обеими ее формами - векторной и растровой. Понимание  их сильных и слабых сторон позволит вам выполнить свою работу максимально  эффективно.

    В таблице 1 представлено сравнение растровой и векторной графики по основным критериям. 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 1

    Сравнение растровой и векторной  графики [4, C. 56]

 
 
 

    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 [4, C. 57].

    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. 

    II. Графические редакторы 

    Инструменты, при помощи, которых мы будем работать с изображениями, графические редакторы, бывают двух типов: растровые и векторные, по тому, как они представляют объекты (изображения) [2, C. 143].

    Растровые редакторы представляют изображение в виде множества точек. Минимальная неделимая точка в растровом изображении называется пиксель. Все изображения, которые мы вводим в компьютер при помощи сканирования – растровые.

    Самый популярный графический редактор для  работы с растровыми изображениями: Adobe Photoshop – он многофункционален, используется во всех дизайнерских студиях и конторах для работы, поэтому, если вы захотите посвятить себя профессиям рекламный или веб-дизайн, то знание Adobe Photoshop вам необходимо. Устанавливая Photoshop на свой компьютер, вы устанавливаете автоматически вспомогательную программу для Adobe Photoshop – Image Ready, она поможет вам создавать анимированные (движущиеся растровые изображения), и не только. Начинающим и любителям я могу посоветовать для начала следующие растровые графические редакторы: Image Styler или Live Motion [3, С.180].  

    Векторные графические редакторы представляют изображение в виде отрезков прямых, векторов. Вектор – геометрическое понятие, и вы когда-то изучали, что это такое, в школе, на всякий случай напомню: в геометрическом смысле вектор - направленный отрезок, то есть отрезок, у которого указаны начало (называемое также точкой приложения вектора) и конец.

    Изображения, сделанные в векторных редакторах, можно открыть и в растровом  редакторе, в этом случае, оно будет  восприниматься, как растровое. Но если вы откроете растровое изображение  в векторном редакторе, то оно  само не станет по себе векторным, вам придется либо его обрисовывать самим, чтобы получить идентичное векторное изображение, либо перевести в кривые при помощи специальных программ (например, Stream Line) [3, С. 183].

    Один  из наиболее популярных векторных графических редакторов Adobe Illustrator. Многофункционален. Используется во многих дизайнерских студиях и конторах. Программа конкурент - CorelDraw. Дизайнеры до сих пор ведут баталии на тему, что лучше Иллюстратор или Корел Дро, как правило, всякий уважающий себя дизайнер, умеет работать и в том, и в другом векторном графическом редакторе, т.к. для выполнения одних задач удобен Иллюстратор, для других Корел. А споры на тему, что лучше - бесполезны: у той и у другой программы есть свои недостатки и преимущества. 
 
 
 
 

    III. Области применения компьютерной графики 

    Современное применение компьютерной графики очень  разнообразно. Для каждого направления  создается специальное программное  обеспечение, которое называют графическими программами, или графическими пакетами.

    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 [4, C. 180].

     
Основные области  применения компьютерной графики: 

    Научная графика - это направление появилось самым первым. Назначение - визуализация (т.е. наглядное изображение) объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов. Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов [2, C. 109].