Компьютерная графика

 

Оглавление

Введение 3

Глава 1 Компьютерная графика 5

1.1 Основные виды компьютерной графики 5

1.2.Програмное обеспечение систем компьютерной графики 27

Глава 2 Технология изготовления витража средствами компьютерной графики 41

2.1. Техники изготовления витражей. 41

2.2.Описание процесса создания макета витража 54

Заключение 62

Список литературы 64

 

 

Введение

Компьютерная графика  прочно вошла в нашу жизнь. Появляется все больше изделий, сделанных с  помощью компьютерной графики. Нет  спору, компьютерная графика расширяет  выразительные возможности. Компьютерная графика - это и новые эффективные  технические средства для проектировщиков, конструкторов и исследователей, и программные системы и машинные языки, и новые научные, учебные дисциплины, родившиеся на базе синтеза таких наук как аналитическая, прикладная и начертательная геометрии, программирование для ПК, методы вычислительной математики и т.п. Машина наглядно изображает такие сложные геометрические объекты, которые раньше математики даже не пытались изобразить.

Компьютерная графика  является необходимым инструментом для изготовления витражей. В практической части данного исследования описано поэтапное изготовление макета витража с помощью одной из графических программ – CorelDraw 13

Актуальность: В наше время использование компьютерных технологий в дизайнерском искусстве стало необходимым условием для создания изящного интерьера в жилых и нежилых помещениях. Применение графических программ при создании стеклянных витражей значительно упростило работу дизайнера и помогло более творчески подойти к разработке различных моделей.

Объект исследования дипломной работы: компьютерная графика.

Предметом данного исследования является: применение компьютерной графики в декоративном оформлении витражей.

Цель дипломной работы: изготовление макета витража средствами компьютерной графики.

Задачи исследования:

1. Провести анализ основных видов компьютерной графики.
2. Дать характеристику программного обеспечения средств компьютерной графики.
3. Описать технологии изготовления витражей.
4. Создать макет витража средствами компьютерной графики.

Методы исследования используемые при решении поставленных задач:

• Анализ литературных источников по теме дипломной работы.
• Метод компьютерного моделирования.

Практическая новизна данной работы состоит: в применении новых компьютерных технологий для облегчения изготовления стеклянных витражей. С помощью данной технологии стало возможно изготовление нового вида витража – пленочный псевдо витраж или пленочная аппликация, а также лазерная и пескоструйная гравировка.

Дипломная работа состоит  из: Введения, 2глав, Заключения, списка используемой литературы (41 источник).

Во Введении описаны актуальность, объект, предмет, цел, задачи, и методы исследования.

В первой главе описаны основные понятия, области применения, виды и программное обеспечение систем компьютерной графики.

Во второй главе описаны виды, техники изготовления витражей, и описание процесса изготовления макета витража

 

Глава 1 Компьютерная графика

1.1 Основные виды компьютерной графики

Многие думают, что компьютерная графика - это в первую очередь игры с виртуальной реальностью и рекламные ролики, а "нужность" и "полезность" как того, так и другого очевидна далеко не всем. Меж тем, компьютерная графика - это наука. Кто не согласен с этим, согласится хотя бы, что это инструмент. Сам по себе инструмент не может быть ни хорош, ни плох, ни вреден, ни полезен, ни даже бесполезен. Все зависит от конкретных приложений. Компьютерная графика в настоящее время сформировалась как наука об аппаратном и программном обеспечении для разнообразных изображений от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов. Компьютерная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности и восприятия, передачи информации. Применяется в медицине, рекламном бизнесе, индустрии развлечений и т. д. Конечным продуктом компьютерной графики является изображение. Это изображение может использоваться в различных сферах, например, оно может быть техническим чертежом, иллюстрацией с изображением детали в руководстве по эксплуатации, простой диаграммой, архитектурным видом предполагаемой конструкции или проектным заданием, рекламной иллюстрацией или кадром из мультфильма.

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. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агентствам. Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения. Основные трудозатраты в работе редакций и издательств тоже составляют художественные и оформительские работы с графическими программами. 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 [13].

Исторически всегда рядом  существовали два способа представления  графической информации, предназначенной  для автоматической обработки (неоднократное  воспроизведение, передача на расстояние). В одном случае изображение представлялось в виде набора точек разного цвета (размера, яркости). Исторические примеры - фототелеграф, телевидение. В другом случае графическая информация кодировалась перечислением операций и изобразительных  средств, которыми эта картинка могла быть воспроизведена на удалённом устройстве визуализации (задание размера и типа линии, координат вершин и способов заливки фигур, и т.п.). Примеры: механические рисующие роботы-игрушки XVII века, графопостроители (плоттеры).[22]

Можно считать, что первые системы машинной графики появились  вместе с первыми цифровыми компьютерами. Проект WHIRLWIND ("вихрь") Массачусетского  технологического института был  отмечен как начало эры компьютерной графики. WHIRLWIND стал основой создания опытного образца командно-управляемой  системы воздушной защиты, разработанной  как средство преобразования данных, полученных от радара, в наглядную  форму. После появления первых электронных  компьютеров машинная графика преимущественно  связывалась с совершенствованием технических средств визуализации. Современная компьютерная графика из инженерной дисциплины перерастает в научную, решая помимо вышеозначенных и серьёзные математических задачи сжатия статических, и динамических изображений, и создания реалистичных трёхмерных изображений.

Под компьютерной графикой обычно понимают автоматизацию процессов  подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической  информации с помощью компьютера. Под графической информацией  понимаются модели объектов и их изображения. Интерактивная компьютерная графика - это так же использование компьютеров  для подготовки и воспроизведения  изображений, но при этом пользователь имеет возможность оперативно вносить  изменения в изображение непосредственно  в процессе его воспроизведения, т.е. предполагается возможность работы с графикой в режиме диалога в  реальном масштабе времени. Интерактивная  графика представляет собой важный раздел компьютерной графики, когда  пользователь имеет возможность  динамически управлять содержимым изображения, его формой, размером и цветом на поверхности дисплея с помощью интерактивных устройств управления [22].

Основные понятия компьютерной графики.

Компьютерная графика (computer graphics) - генерация, представление, обработка и оценка изображений и элементов изображений с помощью вычислительной техники, манипулирование ими, а также установление связи между изображениями и информацией неграфической природы. Иными словами, компьютерная графика включает в себя обеспечение ввода, вывода хранения и преобразования графической информации под управлением компьютера.

Пиксель (pixel) - минимальный элемент растровой строки, который может дискретно управляться графической системой. Пиксель в общем случае нельзя связывать с минимальным размером светящегося элемента дисплея или диаметром иглы принтера. Атрибутами пикселя являются только цвет (или яркость) и значения координат, используемые для определения его горизонтальной и вертикальной позиции в некоторой плоскости (например, плоскости изображения). При создании изображений для заливки поверхностей (граней) в качестве шаблона (маски) используют растровые изображения - текстуры (texture). Для описания дискретного элемента такой текстуры вводят понятие тексель (texel). Сходное по смыслу понятие воксель (voxel -volume picture element) представляет собой элемент объёмного растра и используется в моделировании объёмных трёхмерных графических объектов.

Растровое - изображение, сформированное в виде совокупности пикселей. В настоящее время это доминирующий способ результирующего представления графической информации (на растровых дисплеях и принтерах). Также используют близкое понятие битового массива (bitmap) - растр, который сохраняется в памяти или на диске. Особенность растрового изображения в том, что его размер в несжатом виде, а следовательно и скорость загрузки не зависят от сложности изображения. Преимуществом является простой, а значит и быстрый способ отображения битовой плоскости изображения на растровых устройствах визуализации. Недостаток такого изображения в том, что его нельзя произвольно масштабировать, так как при уменьшении возможно выпадение отдельных рядов пикселей, а увеличение приводит только к увеличению размеров пикселей. Растровый тип изображений удобен для хранения изобразительной графики, при этом для хранения растровых данных разработаны достаточно эффективные алгоритмы сжатия.

Векторное - изображение, созданное с помощью отдельных линий, прямых или кривых. Качество векторной визуализации обуславливается точностью вывода (требуются устройства, поддерживающие векторную визуализацию: графопостроители или векторные дисплеи) и номенклатурой поддерживаемых базовых графических примитивов (линий, дуг, кривых, эллипсов). Основное преимущество - удобство масштабирования, с возможностью проработки на одном изображении элементов с сильно различающимися размерами. Кроме того, преимущество векторной графики в том, что форма, пространственное положение и цвет объектов описывается с помощью математических формул. Это обеспечивает сравнительно небольшие размеры файлов изображений и независимость от разрешения печатающего устройства или монитора. Для воспроизведения векторного изображения обычно необходимо достаточно сложное программное обеспечение, понимающее и корректно исполняющее весь нетривиальный протокол рисующих команд, записанных в файле векторного графического формата. При этом чем сложнее изображение - тем более длинным является соответствующий файл и тем дольше это изображение прорисовывается.

Векторизация - преобразование растрового изображения в векторное. В большинстве случаев эта операция влечёт за собой потерю информации об отдельных элементах изображения, которые программа векторизации не умеет корректно описать (в большинстве случаев количество кривых минимизируется намеренно). Обратная операция соответственно - растеризация. Эта операция технически более простая, но при этом мы лишаемся возможности произвольного масштабирования созданного изображения.

Визуализация изображений - основная функция компьютерной графики (наряду с анализом и синтезом изображений). В случае синтеза изображений происходит переход информации неграфической природы (например, значение в регистре платы измерительного устройства) в графическую (график измеряемой этим устройством величины). При анализе изображений идёт преобразование графической информации (например, штрих-код товара) в неграфическую (информация о производителе и дате выпуска).

Обработка изображений - синоним редактирования изображений. При этом графическая природа информации не изменяется, меняются только характеристики изображения (яркость, чёткость, гладкость линий и т.д.). Обработка изображений относится к функции синтеза изображений, хотя и является непременным атрибутом программ анализа изображений (например, предварительная обработка отсканированного изображения перед его распознаванием).

Распознавание изображений - получение описания изображённых объектов. Цель распознавания может формулироваться по-разному - выделение отдельных элементов (например, букв текста на изображении документов или условных знаков на изображении географической карты) для их дальнейшей интерпретации человеком; классификация изображения, т.е. принятие определённого решения исходя из результатов анализа (работа системы самонаведения межконтинентальной ракеты, установление персоны по анализу отпечатков пальцев). Распознавание изображений связано с функцией анализа изображений [35].

Основные области  применения компьютерной графики.

Успехи компьютерных технологий, достигнутые в последние годы, не оставляют места сомнениям  при выборе способов получения, хранения и переработки данных о сложных  комплексных трехмерных объектах, таких, например, как памятники архитектуры  и археологии, объекты спелеологии  и т. д. Несомненно, что применение компьютеризации для этих целей  – дело не далекого будущего, а уже  настоящего времени. Последнее, конечно, в большой мере зависит от количества денежных средств, вкладываемых с этой целью.

Наука и инженерия

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.[39]