Тема. Поняття комп’ютерної графіки. Системи опрацювання графічних файлів та їх формати
Мета. Ввести поняття графіки та комп’ютерної графіки. З’ясувати переваги та недоліки растрових та векторних зображень.
План
1. Поняття комп’ютерної графіки.
2. Системи опрацювання графічних файлів.
3. Растрова графіка.
4. Векторна графіка.
5. Запитання до уроку.
6. Оголошення домашнього завдання.
7. Для допитливих.
Хід уроку
1. Комп'ютерна графіка. Графіка – це мистецтво малюнка. Саме слово «графіка» в перекладі з грецької означає «пишу», «малюю». Графіка – одне з найбільш розповсюджених образотворчих мистецтв. Графіка передає складний життєвий досвід, цілеспрямовано відображає життя.
Комп'ютерна графіка - це спеціальна ділянка інформатики, що вивчає методи і засоби створення та обробки зображень за допомогою програмно-апаратних обчислювальних комплексів.
Комп'ютерна графіка охоплює всі види та форми представлення зображень, як на екрані монітора, так і на зовнішньому носії (папір, плівка, тощо). Комп'ютерна графіка застосовується для візуалізації даних у різних сферах людської діяльності:
- медицина - комп'ютерна томографія;
- наука - склад речовин, векторні поля, графіки процесів;
- дизайн - реклама, поліграфія, моделювання.
В залежності від способу формування зображень, комп'ютерну графіку можна поділити на:
- растрову;
- векторну;
- фрактальну;
- тривимірну.
За способами представлення кольорів комп'ютерна графіка поділяється на:
- чорно-білу;
- кольорову.
За спеціалізацією в різних галузях комп'ютерна графіка є:
- інженерною;
- науковою;
- web-графікою;
- комп'ютерною поліграфією.
На перетині комп'ютерних, телевізійних та кінотехнологій стрімко розвивається комп'ютерна графіка і анімація. Значне місце посідає графіка для комп'ютерних ігор. Обіг ігрових програм складає десятки мільярдів доларів і стимулює розвиток анімації.
Структура та методи комп'ютерної графіки засновані на досягненнях фундаментальних та прикладних наук: математики, фізики, хімії, біології, статистики, програмування тощо. Це стосується, як програмних, так і апаратних засобів створення та обробки зображень. Тому комп'ютерна графіка є однією з найважливіших ділянок інформатики та стимулює розвиток комп'ютерної індустрії.
2.Системи опрацювання графічних зображень. Для обробки зображень на комп'ютері використовуються спеціальні програми — графічні редактори. Графічні редактори також можна розділити на дві категорії: растрові й векторні.
Растрові графічні редактори є найкращим засобом обробки фотографій і малюнків, оскільки растрові зображення забезпечують високу точність передачі градацій кольорів і півтонів. Серед растрових графічних редакторів є прості, наприклад стандартний додаток Paint, і потужні професійні графічні системи, наприклад Adobe Photoshop.
До векторних графічних редакторів відноситься графічний редактор, вбудований у текстовий редактор Word. Серед професійних векторних графічних систем найпоширеніша Coreldraw.
3. Растрова графіка. Растрові графічні зображення формуються в процесі перетворення графічної інформації з аналогової форми в цифрову, наприклад, у процесі сканування існуючих на папері або фотоплівці малюнків і фотографій, при використанні цифрових фото- і відеокамер, при перегляді на комп'ютері телевізійних передач із використанням ТV - тюнера і так далі.
Растрове графічне зображення можна створити й безпосередньо на комп'ютері з використанням графічного редактора чи завантаживши зображення з CD або DWD-дисків, або «скачавши» з Інтернету.
Растрове зображення зберігається за допомогою крапок різного кольору (пікселів), які утворюють рядки й стовпці (координатну сітку). Кожен піксель має свій колір та яскравість. Разом пікселі утворюють растр. Такий підхід є ефективним у випадку, коли графічне зображення має багато напівтонів і інформація про колір важливіша за інформацію про форму (фотографії та поліграфічні зображення). При редагуванні растрових об'єктів, користувач змінює колір точок, а не форми ліній. Згідно психофізіологічним дослідженням око людини здатне розрізняти 350 000 кольорів.
Якість растрового зображення залежить від розміру зображення (кількості пікселів по горизонталі й вертикалі) і кількості кольорів, які можна задати для кожного пікселя.
Розміри растрових зображень. Розміри файлів напряму зв'язані зі збільшенням роздільчості і можуть сягати десятки мегабайтів. Зберігання кожного пікселя вимагає певної кількості бітів інформації, яка залежить від кількості кольорів у зображенні. Растрові графічні зображення багатокольорових фотографій і ілюстрацій одержують за допомогою сканера. Такі зображення звичайно мають великий розмір і велику глибину кольору (24 або 36 бітів на крапку). У результаті файли, що зберігають растрові зображення, мають великий інформаційний обсяг.
Масштабування растрових зображень. Растрові зображення дуже чутливі до масштабування (збільшення або зменшення). При зменшенні растрового зображення кілька сусідніх крапок перетворяться в одну, тому губиться розрізнення дрібних деталей зображення. При збільшенні растрового зображення, можна спостерігати пікселізацію, тобто при масштабуванні збільшується розмір точок і стають помітними елементи растра.
Для усунення цього, потрібно заздалегідь оцифрувати оригінал із роздільчістю, достатньою для якісного відтворення при масштабуванні.
Переваги растрової графіки:
- простота автоматизованого вводу (оцифрування) зображень, фотографій, слайдів, рисунків за допомогою сканерів, відеокамер, цифрових фотоапаратів; фотореалістичність. Можна отримувати різні ефекти, такі як туман, розмитість, тонко регулювати кольори, створювати глибину предметів.
Недоліки растрової графіки:
- складність управління окремими фрагментами зображення. Потрібно самостійно виділяти ділянку, що є складним процесом;
- растрове зображення має певну роздільчість і глибину представлення кольорів. Ці параметри можна змінювати лише у визначених межах і, як правило, із втратою якості;
- розмір файлу є пропорційним до площі зображення, роздільчості і типу зображення, і, переважно, при хорошій якості є великим.
4. Ве́кторна гра́фіка. Ве́кторна гра́фіка передбачає створення зображення з сукупності геометричних примітивів (точок, ліній, кривих, полігонів), тобто об’єктів, які можна описати математичними рівняннями.
Об'єктам привласнюються деякі атрибути, наприклад, товщина ліній, колір заповнення. Малюнок зберігається як набір координат, векторів і інших чисел, що характеризують примітив. Наприклад, графічний примітив крапка задається своїми координатами (X,Y), лінія — координатами початку (X1, Y1) і кінця (X2, Y2), коло — координатами центру (X, Y) і радіусом (R), прямокутник — координатами лівого верхнього кута (X1, Y1) і правого нижнього кута (X2, Y2) і так далі. Для кожного примітива задається також колір. При відтворенні об'єктів, що перекриваються, має значення їх порядок.
Зображення у векторному форматі дає простір для редагування. Зображення може без втрат масштабуватися, повертатися, деформуватися. Математичний опис векторного малюнка залишається тим самим, змінюються тільки значення деяких змінних, наприклад, коефіцієнтів. Такий спосіб представлення хороший для схем, використовується для масштабованих шрифтів, ділової графіки, дуже широко використовується для створення мультфільмів і просто роликів різного змісту. Векторна графіка ідеальна для простих або складених малюнків, які мають бути апаратно-незалежними, або не потребують фото-реалізму. Разом з тим, не всяке зображення можна представити як набір з примітивів.
Перевагою векторної графіки є те, що файли, які зберігають векторні графічні зображення, мають порівняно невеликий обсяг. Векторні графічні зображення є оптимальним засобом зберігання високоточних графічних об'єктів (креслень, схем та ін.), для яких має значення збереження чітких і ясних контурів.
Людське око працює як растрова картинка: Воно захоплює зображення хаотичних фотонів нервовими рецепторами, як растрове зображення. Спочатку людське око сприймає зображення подібно до растрового образу. Картинка проектується на сітківку, що складається з окремих, реагуючих на світло кліток. Далі система око-мозок розпізнає в зображенні окремі об'єкти, геометричні фігури, які вже легко обробляти і запам'ятовувати. Отже, у мозку зберігається векторне зображення. Це пояснює чому люди можуть розпізнавати прості малюнки як мультфільми тільки з контурами тому, що це дуже подібно до того як працює людський мозок. Це також використовується як пояснення того факту що логотипи та знаки (символи) з простими та геометричними формами більш легко запам'ятовуються та упізнаються.
До недоліків векторної графіки варто віднести, що не кожен об'єкт може бути легко зображений у векторному вигляді. Крім того, кількість пам'яті і часу на відображення залежить від числа об'єктів і їх складності.
5. Запитання до уроку:
1. Що вивчає комп’ютерна графіка? Які види комп’ютерної графіки ви знаєте?
2. Дайте характеристику растрової графіки. Що означає поняття «піксель»?
3. Чому растрова графіка ефективно передає зображення фотографічної якості?
4. Чому растрове зображення викривляється при масштабуванні?
5. Дайте характеристику векторної графіки. Як описуються векторні зображення?
6. Чому векторні зображення легко масштабуються, без втрати якості зображення?
7. Чому векторна графіка не дозволяє отримувати зображення фотографічногої якості?
8. Чим відрізняється векторна графіка від растрової?
9. Чому для збереження растрових зображень потрібен більший об’єм памяті, ніж для збереження векторних зображень?
10. При розв’язуванні яких задач використовуються редактори векторної і растрової графіки?
Немає коментарів :
Дописати коментар
Коментарі