Презентация "Компьютерная графика"

Автор:

учитель информатики

МБОУ «СОШ № 5»

г. Энгельса

Грошева Юлия Эдуардовна

Основные понятия компьютерной графики

Виды компьютерной графики

Цветовые модели

Применение и назначение

Растровая графика

Векторная графика

Фрактальная графика

 Определение растровой графики

 Форматы файлов растровой графики

 Особенности растровой графики

 Достоинства и недостатки растровой

графики

 Растровые редакторы

 Применение растровой графики

Растровая графика

Растровое изображение представляет собой мозаику из очень маленьких элементов – пикселей .

Оно похоже на лист клетчатой бумаги, на котором

каждая клеточка (пиксель) закрашена определенным цветом, и в результате такой раскраски формируется изображение.

Растровые форматы

В файлах растровых форматов запоминаются:

• Размер изображений – количество виопикселей в рисунке по горизонтали и вертикали;

• Битовая глубина – число битов, используемых для хранения цвета одного видеопикселя;

• Данные, описывающие рисунок ( цвет каждого видеопикселя рисунка ), а также некоторая дополнительная информация.

Существует множество форматов файлов растровой графики, и каждый формат предусматривает собственный способ кодирования информации об изображении.

Формат

BMP

Макс. число бит/пикселей

GIF

24

Макс. число цветов

Макс. размер изображения, пикселей

JPEG

16 777 216

8

Кодирование нескольких изображе - ний

65535 х 65535

256

PCX

24

24

16 777 216

65535 х 65535

-

PNG

+

65535 х 65535

16 777 216

TIFF

48

-

65535 х 65535

281 474 976 710 656

24

-

2 147 483 647 х

2 147 483 647

16 777 216

-

Всего 4 294 967 295

+

Из большого числа графических форматов сейчас наиболее распространены

только два – GIF и JPEG .

GIF – формат.

Формат предназначен для хранения растровых изображений с

компрессией. В одном файле этого формата может храниться несколько

изображений. GIF-формат позволяет записывать изображение "через

строчку" (In-terplaced), благодаря чему, имея только часть файла, можно

увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением. Основное

ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может

быть записано только в режиме 256

цветов. Для полиграфии этого явно недостаточно.

Сравнение GIF и JPEG форматов.

• GIF-формат очень удобен при работе с рисованными картинками;
• JPEG-формат лучше использовать для хранения фотографий и изображений с большим количеством цветов;
• GIF-формат используется для создания анимации и изображений с прозрачным фоном.

JPEG – формат.

Формат файла JPEG был разработан как эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета, например, получаемых при сканировании фотографий с многочисленными едва уловимыми оттенками цвета. Самое большое отличие формата JPEG от других форматов состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями информации.

Алгоритм сжатия без потерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное изображение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями приносится в жертву часть информации об изображении, чтобы достичь большего коэффициента сжатия.

Пример изображения

в JPEG – формате.

Учитывая специфику построения,

растровая графика имеет

следующие особенности:

• растровое изображение всегда прямоугольной формы;
• растровое изображение не столь гибко, как векторное, к изменению размера;

Достоинством растровой

графики являются ее хорошие фотографические качества .

Недостаток растровой графики состоит в том, что при увеличении изображения

ухудшается его качество.

К тому же растровые изображения занимают

достаточно большой размер файла.

Определение векторной графики

Математические основы векторной графики

Форматы графических фалов

Программы, работающие с векторной

графикой (векторные редакторы)

Достоинства и недостатки векторной

графики

Применение векторной графики

Основным логическим элементом векторной графики является геометрический объект . В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (так называемые примитивы - прямоугольник, окружность, эллипс, линия) , составные фигуры или фигуры, построенные из примитивов, цветовые заливки, в том числе градиенты. Преимущество векторной графики заключается в том, что форму, цвет и пространственное положение таких объектов можно описывать с помощью математических формул.

Пример векторного изображения.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур. Простейшим объектом векторной графики является линия. Поэтому в основе векторной графики лежит, прежде всего, математическое представление линии (прямая, кривая второго, третьего

порядка и линии Безье).

Точка.

Точка на плоскости задается двумя числами (х, у), определяющими ее положение относительно начала координат.

Прямая линия.

Из курса алгебры известно, что для задания прямой линии достаточно двух параметров. Обычно график прямой линии описывается уравнением y = kx + b . Зная параметры k и b , всегда можно нарисовать бесконечную Прямую линию в известной системе координат.

Отрезок прямой.

Для задания отрезка прямой линии надо знать еще пару параметров, например координаты х 1 и х 2 начала и конца отрезка, поэтому для описания отрезка прямой линии необходимы четыре параметра .

Кривая линия второго порядка.

К кривым второго порядка относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и другие линии, уравнения которых не содержат степеней выше второй. Прямые линии — это частный случай кривых второго порядка. Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба.

Самая общая формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так: х 2 +а 1 у 2 +а 2 ху+а 3 х+а 4 у+а 5 =0.

Кривая линия третьего порядка.

Отличительная особенность этих более сложных кривых линий состоит

в том, что они могут иметь точку перегиба. Если вы знакомы с графиком

функции у=х 3 то конечно видели тот перегиб, который происходит в начале

координат. Кривые линии третьего порядка хорошо соответствуют тем

линиям, которые мы наблюдаем в живой природе, например линиям изгиба

человеческого тела, поэтому в качестве основных объектов векторной

графики используют именно такие линии (кривые третьего порядка).

Все прямые и кривые второго порядка (например, окружности или эллипсы)

являются частными случаями кривых третьего порядка.

В общем случае уравнение кривой линии третьего порядка можно записать

так: х 3 +а 1 у 3 +а 2 х 2 у+а 3 ху 2 +а 4 х 2 +а 5 у 2 +а 6 ху+а 7 х+а 8 у+а 9 =0.

Кривые Безье.

Отрезки кривых Безье — это частный случай отрезков кривых третьего

порядка. Они описываются не одиннадцатью параметрами, как произвольные

отрезки кривых третьего порядка, а лишь восемью, и потому работать с

ними удобнее. Метод построения кривой Безье основан на использовании пары

касательных, проведенных к линии в точках ее концов. На практике эти

касательные выполняют роль «рычагов», с помощью которых линию

изгибают так, как это необходимо. На форму линии влияет не только угол

наклона касательной, но и длина ее отрезка. Управление касательной

(а вместе с ней и формой линии) производят перетаскиванием маркера

с помощью мыши.

Популярные редакторы векторной графики :

• Adobe Illustrator ,
• CorelDraw ,
• Macromedia Flash

Векторный редактор Adobe Illustrator

О собое достоинство программы состоит в том, что вместе с программами Adobe Photoshop и PageMaker она образует законченное трио приложений, достаточных для выполнения компьютерной верстки полиграфических изданий и разработки сложных документов. Эти программы выполнены в

едином стиле, используют похожие интерфейсы и инструменты, позволяют применять одинаковые приемы и навыки и безошибочно экспортируют и импортируют созданные объекты между собой. Дополнительным

преимуществом Adobe Illustrator является тот факт, что этот векторный редактор имеет версию на русском языке.

Векторный редактор CorelDraw

К преимуществам этого редактора относят развитую систему управления и богатство средств настройки инструментов. Наиболее сложные композиции, близкие к художественным произведениям, получают средствами именно этого редактора, хотя за богатство возможностей приходится расплачиваться. В CorelDraw система управления сложнее, чем в других векторных редакторах, и интерфейс не столь интуитивен. Изучение

CorelDRAW представляет более сложную задачу, чем изучение Adobe Illustrator .

Растровые редакторы:

• Paint ,
• Adobe Photoshop,
• Fhotostyler,
• Picture Publisher и др.

Достоинства:

• Векторная графика экономна в плане дискового пространства.
• Объекты векторной графики легко трансформируются и

манипулируются, что не оказывает никакого влияния

на качество изображения.

Недостатки:

Однако она ограничена в чисто живописных

Средствах : в программах векторной графики

практически невозможно создавать

фотореалистические изображения.

Применение векторной графики.

Программные средства для работы с векторной графикой , широко используют в рекламных агентствах , дизайнерских бюро, редакциях и издательствах при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком , решаются средствами векторной графики намного проще.

• Понятие фрактальной графики
• Применение фрактальной графики

Фрактальная графика , как и векторная — вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера

не хранятся. Фрактальное изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо.

Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую фрактальную картину.

Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник. Постройте обычный равносторонний треугольник. Разделите каждую из его сторон на три отрезка. На среднем отрезке стороны постройте равносторонний треугольник со стороной, равной 1/3 стороны исходного треугольника, а на других отрезках постройте равносторонние треугольники

со стороной, равной 1/9. С полученными треугольниками повторите те же операции. Вскоре вы увидите, что треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских фрактальных структур. Так рождается фрактальная фигура.

Процесс фрактального наследования можно продолжать до бесконечности. Взяв такой бесконечный фрактальный объект и рассмотрев его в лупу или микроскоп, можно найти в нем все новые и новые детали, повторяющие свойства исходной фрактальной структуры.

Мелкие элементы фрактального

объекта повторяют свойства всего

объекта

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений. Взгляните на ветку папоротникового растения, и вы увидите, что каждая дочерняя ветка во многом повторяет свойства ветки более высокого фрактального уровня.

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации

необычных фрактальных иллюстраций.

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.

Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в р азвлекательных программах.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуются смешиванием основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью

• Цветовая модель RGB
• Цветовая модель CMYK

Аддитивная цветовая модель

R G B модель. ( Red - красный , Green - зеленый , Blue - синий )

В этой модели работают мониторы и телевизоры.

Каждый видеопиксель на цветном экране – это совокупность 3-х точек

(зерен) разного цвета: красного, зеленого и синего. Так как эти зерна очень

Малы, наши глаза смешивают цвета в один. Таким образом, соседние

разноцветные точки сливаются, формируя другие цвета (см. рис.)

Изменяя интенсивность свечения цветных точек, можно создать большое многообразие оттенков.

Субтрактивная цветовая модель

Цветовая модель CMYK используется при работе с отраженным цветом, т.е. для подготовки печатных документов. Цветовыми составляющими этой модели являются цвета: голубой ( Cyan ) , лиловый ( Magenta ) , желтый ( Yellow ) и черный ( Black ) . Эти цвета получаются

в результате вычитания основных цветов модели RGB из белого цвета. Черный цвет задается отдельно. Увеличение количества краски приводит к уменьшению яркости цвета.

Разрешение изображения

Размер изображения

Кодирование цвета

В компьютерной графике с понятием разрешение изображения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать:

• разрешение экрана ,
• разрешение печатающего устройства (принтера)
• разрешение изображения.

Разрешение экрана —

это свойство компьютерной системы

(зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows).

Разрешение экрана измеряется в пиксел я х и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Разрешение принтера —

это свойство принтера, выражающее

количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Разрешение измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере

Разрешение изображения

Это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером .

Физический размер изображения

Измеряется как в пикселах, так и в единицах длины ( мм., см.,дюймах ).

Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Кодирование цвета

Для кодирования одной точки черно-белого изображения достаточно одного бита памяти:

1 – белый

0 – черный.

Для кодирования 4-цветного изображения требуется два бита на пиксель, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов:

00 – черный

01 – красный

10 – зеленый

11 – коричневый.

На цветном экране все разнообразие красок получается из сочетаний трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Такая цветовая модель называется RGB моделью , по первым буквам английских названий цветов ( Red , Green , Blue ):

К

З

0

С

0

0

Цвет

0

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырехразрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности . Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно:

И

К

0

З

0

0

0

С

0

0

0

0

0

Цвет

0

0

черный

1

1

0

0

1

1

0

синий

0

1

1

0

зеленый

0

0

1

голубой

0

красный

1

1

1

1

0

1

0

розовый

1

коричневый

0

1

0

1

серый

0

1

0

0

темно-серый

1

0

1

1

0

1

ярко-синий

1

1

ярко-зеленый

1

1

0

1

1

1

ярко-голубой

0

0

1

ярко-красный

1

1

ярко-розовый

0

1

ярко-желтый

1

белый

Количество бит, которое используется для кодирования цвета точки, называется глубиной цвета . Тогда количество цветов, отображаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле:

N =2 I

где N – количество цветов, I – глубина цвета.

Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16 или 24 бита на точку.

Глубина цвета

4

Кол-во цветов

8

16

256

16

24

65536

16777216

Задача

Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов, например, с разрешением 800 на 600 точек и глубиной цвета 24 бит на точку.

Решение:

V= R * i

V = 800  600  24 = 11520000 бит = 1440000 байт = 1406,25 Кб = 1,37 Мб.

Использование цветовых моделей RGB и CMYK в PhotoShop

В наши дни человек, претендующий на работу в сфере полиграфии или Web -дизайна, просто не может не владеть основными графическими пакетами.

Даже художники оцифровывают свои работы и проводят дополнительную коррекцию уже на компьютере. Цифровая фотография уже вошла в жизнь миллионов и скоро станет популярнее классической.

Одним словом, изучение компьютерной графики это никак не бесполезное занятие. Даже если вы не будете зарабатывать на этом деньги, возможность самостоятельно отретушировать фотографию, нарисовать элементы для домашней интернет-страницы или рекламу собственной фирмы вам не

помешает.

Форматы векторных графических фалов

Название формата

Программы, которые могут открывать файлы

WMF

Большинство приложение Windows

EPS

Большинство издательских систем и редакторов векторной графики, некоторые редакторы растровой

DXF

Все программы САПР, многие редакторы векторной графики, некоторые издательские системы

CGM

Большинство редакторов векторной графики, САПР, издательские системы