Презентация - "Презентация по информационным технологиям на тему "Компьютерная графика""

Ленинск-Кузнецкий, 2022
ГПОУ «Ленинск-Кузнецкий политехнический техникум»
Преподаватель Щеглова Алена Александровна
Теоретическое занятие
для студентов II курса
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Компьютерная графика – область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов.
Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 1950-х годов для большинства ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях.
Компьютерная графика

Представление изображения.
Подготовка изображения к визуализации.
Создание изображения.
Осуществление действий с изображением.


Задачи компьютерной рафики

Деловая (коммерческая)
Иллюстративная
Художественная и рекламная графика
Конструкторская (инженерная)
Научная
Компьютерная анимация
Мультимедиа


Области применения

Предназначена для наглядного представления показателей работы учреждений: отчетная документация, статистические сводки.

Особенность: отображение информации в виде двух- или трехмерных графиков, диаграмм, гистограмм.

Создается средствами, встроенными в электронные таблицы, системы управления базами данных, статистические пакеты.
Деловая графика

Предназначена для создания изображений, играющих роль иллюстративного материала.

Особенность: произвольное рисование и черчение на экране компьютера.

Создается графическими редакторами.
Иллюстративная графика

Предназначена для создания рекламных роликов, видеоуроков, видеопрезентаций.
 
Особенность: возможность создания реалистических изображений.
Художественная или рекламная
графика

Предназначена для автоматизации чертежных и конструкторских работ.

Особенность:создание как плоских (проекции, сечения), так и пространственных трехмерных изображений.

Применяется в системах автоматизированного проектирования: AutoCad, PCAD, Sun, Apollo, Graphics

Конструкторская графика

Предназначена для оформления научных расчетов, содержащих математические, химические, физические формулы, а также задач картографии.

Особенность: проводит вычислительные эксперименты с представлением результатов.

Системы компонуются пакетами математической поддержки и моделирования: TEX, ChiWriter
Научная графика

Предназначена для получения движущихся изображений.

Особенность: создаются рисунки начального и конечного положения объектов, промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер на основе математического описания.

Пакеты: Macromedia Flash MX, 3D Studio Max.

Компьютерная анимация

Предназначена для объединения высококачественного изображения со звуковым сопровождением.

Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Пакеты: HyperMethod, VideoMagic, ToolBook.
Мультимедиа

Принципы:
Экран монитора представляется в виде сетки пронумерованных точек-пикселов (picture element). Любая точка на экране определяется путем отсчета квадратов сетки вверх/вниз и вправо/влево.
Графическая информация (форма, цвет, отражение, тень и т.п.) задается числами.
Декомпозиция произвольного цвета на основные составляющие: красный R, зеленый G, синий B (система RGB).
Представление графической
информации в памяти компьютера

Растровая графика.
Векторная графика.
Фрактальная графика.
Отличие: различные принципы формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
Виды компьютерной графики

Растровое изображение — это файл данных или структура, представляющая собой сетку пикселей или точек цветов (на практике прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах.
Пиксель характеризуется яркостью и цветом.

Растровая графика

Недостатки:
Изменение качества при масштабировании
Растр, полученный на технике высокого уровня трудно воспроизводится без искажений на технике уровнем ниже
Большие размеры файлов
Растровая графика

Достоинства:
Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому;
Распространённость — растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов:
Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование;
Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы (за исключением векторных), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры.

Растровая графика

Растровый графический редактор — специализированная программа, предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художников-иллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в интернете.
Растровый редактор

GNU Image Manipulation Program или GIMP (Гимп)- растровый графический редактор, программа для создания и обработки растровой графики.
Свободное ПО

Krita — растровый графический редактор, программное обеспечение, входящее в состав KDE как часть офисного пакета KOffice. Разрабатывается преимущественно для художников и фотографов, распространяется на условиях GNU GPL.
Свободное ПО

Paint.NET — растровый графический редактор для Windows NT, основанный на .NET Framework.
Свободное ПО

Adobe Photoshop — растровый графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems. Этот продукт является лидером рынка в области коммерческих средств редактирования растровых изображений, и наиболее известным продуктом фирмы Adobe. Часто эту программу называют просто Photoshop (Фотошоп).
Коммерческое ПО

Форматы

Изображение описывается совокупностью геометрических фигур, определяющих контур рисунка.

Запоминается в виде набора математических формул (графических примитивов).

Примитив описывает отдельные элементы: линии, дуги, окружности.
Векторная графика

Векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают память, объём которой не превышает нескольких сотен килобайт. Аналогичный растровый рисунок требует памяти в 10-1000 раз больше. Векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти.
Векторные объекты задаются с помощью описаний. Поэтому, чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего угла прямоугольника, ограничивающего этот эллипс. И снова для рисования объекта будет использоваться максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Следовательно, векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.
Достоинства векторной графики

Векторная графика не позволяет получать изображений фотографического качества. Дело в том, что фотография мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов достаточно сложная задача.
Таким образом, векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы.
Недостатки векторной графики

Линии и ломаные линии.
Многоугольники.
Окружности и эллипсы.
Кривые Безье.
Безигоны.
Текст (в компьютерных шрифтах, таких как TrueType, каждая буква создаётся из кривых Безье).
Примитивные объекты

Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах, например, CDR, EPS, WMF или SVG.
Векторный редактор

Inkscape (Инкскейп) — векторный графический редактор, удобен для создания как художественных, так и технических иллюстраций (вплоть до использования в качестве САПР общего назначения, чему также способствует легкость обмена чертежами)
Свободное ПО

OpenOffice.org Draw — векторный графический редактор, по функциональности сравнимый с CorelDRAW, входит в состав OpenOffice.org. Пакет включает полнофункциональные «коннекторы» между фигурами, которые могут использовать разнообразные стили линий и позволяют рисовать чертежи, например блок-схемы.
Свободное ПО

Adobe Illustrator — векторный графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems.
Adobe Flash (ранее известная как Macromedia Flash), или просто Flash— мультимедийная платформа, используемая для создания векторной анимации и интерактивных приложений (в том числе, игр), а также для интеграции видеороликов в веб-страницы
Коммерческое ПО

Изображение основано на математических вычислениях.

Базовым элементом является математическая формула. Объекты в памяти компьютера не хранятся и изображение строится по уравнениям.

Изображаются как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.


Фрактальная графика

Фрактал – геометрическое образование, представляющее собой систему самоподобных фигур, расположенных относительно друг друга закономерным образом.
Открыл фракталы – польский математик Бенуа Мандельброт. Главный труд – "Фрактальная геометрия природы« (1982 г.).
Фрактальная графика

Основное свойство фракталов – самоподобие.

Создаются изображения объектов, которые, на первый взгляд, лишены самоподобия составляющих их элементов.


Фрактальная графика

Фрактальный треугольник

Сколь угодно сложный и вроде бы неалгоритмизируемый процесс может быть описан математически.
Построение фрактальной графики

Фрактальная графика

Фрактальная графика

Фрактальная графика

Предназначена для создания реалистичной модели объекта.
Использует геометрические примитивы: шар, куб, конус и т.п.
Описывается расположенной в пространстве сеткой опорных точек. Каждой точке присваивается коэффициент.
Пакеты: 3D Studio Max; Softimage 3D; Maya
3D графика (трехмерная графика)

3D графика
Полигональная
Фрактальная
Сплайновая
Аналитическая
3D графика (трехмерная графика)

Объект полигональной графики задается набором полигонов.
Полигон - это плоский многоугольник. Простейшим вариантом являются треугольные полигоны, ибо, как известно, через любые три точки в пространстве можно провести плоскость.
Каждый полигон задается набором точек.
Полигональная графика

Объекты задаются аналитически, т.е. формулами.
Объекты обтекаемой формы получаются путем комбинирования различных формул друг с другом.
Сложность заключается в нахождении формулы требуемого объекта.
Аналитические объекты могут создаваться как тела вращения.
Аналитическая графика

Описание посредством формул внешних обводов объекта (сплайнов).
Сплайн – гибкая линия.
Задают координаты сравнительно небольшого числа опорных точек, лежащих на искомой поверхности, а через эти точки проводят плавные поверхности.
Сплайновая графика

BMP (bitmap)
Битовая карта. Большой объем файла.

GIF (Graphics Interlaced Format)
Хранит растровые изображения с сжатием. Записывает информацию «через строчку» (Interlaced). Содержит не более 256 цветов, что недостаточно для полиграфии.

JPEG (Joint Photographic Experts Group)
Использует алгоритм сжатия с потерями. Искажает изображения, что не заметно при простом просмотре. Размер файла в 500 раз меньше, чем BMP. Хранит изображения с большой глубиной цвета.

Форматы графических файлов

WMF (Windows Metafile)
Формат Windows. Служит для передачи векторов через буфер обмена. Искажает цвет, не может сохранять ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах, не понимается программами на Macintosh.

TIFF (Tagged Image File Format)
Аппаратно независимый формат. Эффективен при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей и фотонаборные автоматы.
Форматы графических файлов

PDF (Portable Document Format))
Независит от платформы. Хранит иллюстрации (векторные и растровые) и текст, причем со множеством шрифтов и гипертекстовых ссылок.

PSD (Adobe Photoshop Document)
Формат растрового редактора Photoshop. Позволяет записывать изображение со многими слоями, их масками, дополнительными каналами, контурами и другой информацией.

Форматы графических файлов

FPX (FlashPix)
Общий формат обмена данными. Используется многими цифровыми фотокамерами.
FIF (Fractal Image Format)
Формат фрактальных изображений. Обычно файлы этого формата получаются несколько меньше файлов в формате jpg. С ростом увеличения показывают все новую степень детализации структуры, сохраняя эстетику изображения.
Форматы графических файлов