Лекции по компьютерным технологиям

     Лекционный  комплекс 

     Лекция  №1. 

     Тема: Введение. Введение в компьютерную графику. Виды компьютерной графики.  

     План:

     1. Понятие компьютерной графики. 

     2. Виды КГ. 

     

1. Понятие компьютерной графики.

     Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научном и военном исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных.

     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, прочее). 

     2. Виды КГ

     В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику  принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

     Чтобы изображение можно было хранить, просматривать и обрабатывать на компьютере, оно должно быть представлено в так называемом цифровом виде. Такое представление или, другими  словами, описание изображения можно  выполнить различными способами. Самый простой (по крайней мере, для понимания) способ состоит в том, чтобы каждый элемент изображения (точку или, как принято говорить, пиксел) описать отдельно. Описание точки это описание ее цвета. Все изображения, представленные таким способом, называют растровыми.

     Однако  следует заметить, что рисование  «от нуля» в редакторах растровой  графики, хотя это и возможно, является довольно сложным делом. Для этой цели лучше подходят редакторы так  называемой векторной графики.

     Растровая графика

     Растровое изображение – представляется в виде сетки или растра, ячейки, которые называются пикселями. Любой растровый графический объект воспринимается программой как набор окрашенных пикселей. Поэтому при обработке растровых изображений редактируются не конкретные объекты, а составляющие их группы пикселя. Растровые картинки очень чувствительны к масштабированию. Увеличивая изображение можно невооруженным глазом увидеть растр.

     Растровые графические редакторы являются наилучшим средством представления тоновых оригиналов, например, таких как фотографии, поскольку растровые изображения обеспечивают довольно высокую точность передачи градаций цветов и полутонов.

     Однако  для представления растровых  изображений всегда используется фиксированное  число пикселей, значит, качество зависит от разрешающей способности оборудования. Цветовые характеристики растровых изображений приводят к огромным размерам графических файлов и искажению при масштабировании. Это означает, что обработка такого изображения, например изменение его размера или печать с более высоким разрешением, может привести к потере мелких деталей, зернистости и неровным границам объектов.

     Среди растровых графических объектов есть довольно простые в применении, такие, как Paint, EAKids, работа с которыми не требует особенной подготовки, и более сложные, мощные профессиональные программы, например Adobe Photoshop, CorelPhoto-Paint

     Векторная графика

     Векторные изображения формируются из математических линий, называемых векторами. В этом случае внешний вид изображения определяется геометрическими характеристиками векторов.

     Системы компьютерного черчения, автоматизированного  проектирования, программы трехмерной графики обрабатывают векторные  изображения.

     Векторные графические редакторы являются оптимальным средством для создания шрифтовых и высокоточных графических объектов, для которых имеет значение сохранение четких, ясных контуров независимо от размера изображения.

     Векторные изображения могут отображаться и печататься с любым разрешением, доступным для выводного устройства. Качество таких изображений постоянно при любом увеличении.

     С векторной графикой можно встретиться, когда создаются рисунки средствами встроенного графического редактора  текстового процессора MS Word. Среди профессиональных векторных программ наиболее распространены Corel Draw и Adobe Illustrator.

     Фрактальная графика

     Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Однако базовым элементом фрактальной  графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.

     Графический редактор – программа создания, обработки, просмотра и хранения графических данных. Графические редакторы можно разделить на две группы: растровые и векторные. 

     Ключевые  слова

     Компьютерная  графика - общее направление, описывающее создание или манипуляцию графическими изображениями и изобразительными данными с помощью компьютера. Может использоваться в CAD, анимации, дизайне, архитектуре, деловой графике и т.д. Системы для компьтерной графики обычно являются интерактивными, т.е. отображают изображение на дисплее таким, каким оно создано, или в виде, в который преобразована исходная картинка.

     Пиксель - комбинированный термин, обозначающий элемент изображения, являющийся наименьшим элементом экрана монитора. Двумерная графика - графика, *действие* в которой происходит в одной плоскости. Например пользовательский интерфейс. 

     Иллюстративный  материал

     Электронный учебник «Видеопрактикум по изучению компьютерной графики» Якимчук Н.В. 

     Лекция  №2 

     Тема: Цветовое разрешение и цветовые модели 

     План:

     1.Цветовая  модель

     2. Виды цветовой модели 

     1.Цветовая  модель

     Любое графическое изображение можно  представить как некоторую композицию разноокрашенных областей. Поэтому  основная информация о картинке есть информация о цвете. Цвет — это  свойство видимых предметов, непосредственно  воспринимаемое глазом. Поэтому, на первый взгляд, и говорить-то не о чем. Однако при смешении красок в банке или на палитре художника, а также при выводе изображения на монитор или принтер или, наоборот, при сканировании картинок постоянно возникают вопросы о цвете и цветопередаче (переносе изображений с одного носителя на другой или с одного устройства вывода на другое). Все не так просто, как кажется. Художники, полиграфисты и компьютерные дизайнеры знают, как это важно. Ощущение цвета очень индивидуально. Однако во всем этом многообразии можно найти некоторые универсалии. Если бы их не нашлось, то у нас не было бы ни мониторов, ни принтеров, ни сканеров, ни телевизоров. Поиск универсалий — это поиск моделей, которые отбрасывают все несущественное и подробно описывают наиболее важное для практики. Заметим попутно, что наука от ненауки отличается только объективностью и абстрагированием. Объективность заключается в независимости описания предмета от индивидуальных человеческих способностей восприятия. 

     2. Виды цветовой модели

     Модель RGB

     Цветовая  модель RGB наиболее часто используется при описании цветов, получаемых смешением  световых лучей. Она подходит для  описания цветов, отображаемых мониторами, получаемых сканерами и цветовыми  фильтрами, но не печатающими устройствами. Цвет в модели RGВ представляется как сумма трех базовых цветов — красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue), Из первых букв английских названий этих цветов составлено название модели. На рисунке показано, какие цвета получаются при сложении трех базовых.

     Модель CMYK

     Рассмотренная в предыдущем разделе модель RGB хорошо описывает цвета, получаемые в результате смешения лучей света различной  окраски. Таким образом, она годится  для предсказания цветов, видимых  на мониторе, а также получающихся при сканировании изображений, но не подходит для печатающих устройств. 
Смешение красок, которое делают печатающие устройства, описывает модель CMYK. В этой модели используются три базовых цвета: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Кроме того, применяется черный цвет (black), но о нем будет рассказано позже. На рисунке показана комбинация базовых цветов CMYK.

     Каждый  из трех базовых цветов модели CMYK получается в результате вычитания из белого цвета одного из базовых цветов модели RGB. Так, например, голубой (cyan) получается вычитанием красного из белого, а желтый (yellow) — вычитанием синего. Напомним, что в модели RGB белый цвет представляется как смесь красного, зеленого и синего максимальной яркости. Тогда базовые цвета модели CMYK можно представить с помощью формул вычитания базовых цветов модели RGB следующим образом:

     Модели HSB и HLS

     Модель HSB основана на трех параметрах: Н —  оттенок или тон (Hue), S — насыщенность (Saturation) и В —яркость (Brightness). Модель HSB лучше, чем RGB и CMYK, соответствует понятию цвета, которое используют маляры и профессиональные художники. Действительно, у них обычно есть несколько основных красок, а все другие получаются добавлением к ним белой и черной. Таким образом, нужные цвета — это некоторая модификация основных: замесить погуще или развести пожиже, осветлить или затемнить. Хотя художники и смешивают краски, но это уже выходит за рамки модели HSB («...есть многое на свете, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам...»). 
Насыщенность характеризует чистоту цвета. Нулевая насыщенность соответствует серому цвету, а максимальная насыщенность — наиболее яркому варианту данного цвета. Можно считать, что изменение насыщенности связано с добавлением белой краски. То есть уменьшение насыщенности соответствует добавлению белой краски. 

     Ключевые  слова

     Transparency - прозрачность. В компьютерной графике цвет часто описывается в терминах RGB величин, или величинами красного, зеленого и синиго цвета. Существует еще коэффициент Alpha (альфа), являющийся дополнительным компонентом цвета, который используется для смешения.

     RGB - Система цветообразования, в которой конечный цвет получается за счет смешения, с различной интенсивностью, трех основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Самое известное устройство, которое использует систему RGB, это цветной монитор. 

     Иллюстративный  материал

     Электронный учебник «Видеопрактикум по изучению компьютерной графики» Якимчук Н.В. 

     Лекция  №3 

     Тема: Форматы хранения графических изображений 

     План:

     1. Форматы хранения векторных изображений.

     2. Форматы хранения растровых изображений.  

     

1. Форматы хранения векторных изображений

     Подобно тому, как обычный художник должен знать химические и физические свойства красок и холста, дизайнер компьютерной графики должен разбираться в  форматах файлов, в которых сохраняется графическая информация. Новички, как правило, очень неразборчивы в выборе формата файла при сохранении изображений. Главная их цель — сохранить результаты своего творчества любой ценой. В итоге неэкономно расходуется дисковое пространство, а Web-страницы загружаются в браузер невыносимо долго. Однако немного знаний и внимания к предмету могут коренным образом все изменить к лучшему. Одна и та же картинка может занимать и 5 Мбайт, и 10 Кбайт — разница в объеме может достигать сотен и даже тысяч раз! Заметим специально для новичков, что недостаточно просто уметь выделять файлы с графическим и мультимедийным содержимым среди огромного множества всех файлов. Нужно еще различать их форматы. Это требует определенного внимания, но не является невыполнимой задачей.

     При выборе формата для растровых  изображений важны перечисленные  ниже аспекты.

1. Распространенность формата. Многие приложения имеют собственные форматы файлов растровых изображений, и другие программы могут ока заться не способны работать с ними. Выбирайте наиболее широко распространенные форматы файлов, распознаваемые всеми приложениями, с которыми вы работаете.
2. Поддерживаемые типы растровых изображений. Форматы, поддерживающие исключительно индексированные цвета, неприменимы при изготовлении макетов для тиражирования.