Parus16.ru

Парус №16
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реферат. Компьютерная графика

Реферат. Компьютерная графика

Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.

Разрешение экрана — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах (точках) 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. Оно 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 — dpi и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Так, для просмотра изображения на экране достаточно, чтобы оно имело разрешение 72 dpi, а для печати на принтере — не меньше как 300 dpi. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения.

    1. Цветовые модели

    Цветовая модель — способ представления большого количества цветов посредством разложения их на простые составляющие. В компьютерной графике существует большое количество моделей, но выделяют три основных.

    Цветовая модель RGB
    Цветовая модель RGB является аддитивной, то есть любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов — красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue). Она служит основой при создании и обработке компьютерной графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мониторе, телевизоре).

    Цветовая модель CMYK

    Цветовая модель CMYK относится к субтрактивным, и ее используют при подготовке публикаций к печати. Цветовыми компонентами CMY служат цвета, полученные вычитанием основных из белого:

    Цветовая модель HSB

    Цветовая модель HSB разработана с максимальным учетом особенностей восприятия цвета человеком. Она построена на основе цветового круга Манселла. Цвет описывается тремя компонентами: оттенком (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brigfitness). Значение цвета выбирается как вектор, исходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру окружности — чистым спектральным цветам. Длина вектора определяет насыщенность цвета. На отдельной оси, называемой ахроматической, задается яркость, при этом нулевая точка соответствует черному цвету. Цветовой охват модели HSB перекрывает все известные значения реальных цветов.

    2. Виды компьютерной графики

    2.1 Растровая графика

    Способ представления изображения в виде совокупности отдельных точек — пикселей — различных цветов или оттенков. Это наиболее простой способ представления изображения, т.к. таким образом видит наш глаз.

    Растр — прямоугольная сетка точек, формирующих изображение на экране компьютера.

    Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. Это определяется тем, что каждый пиксель растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение — тем выше разрешение. Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют сканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры.

    Достоинством такого способа является возможность получения фотореалистичного изображения высокого качества в различном цветовом диапазоне. Недостатком — высокая точность и широкий цветовой диапазон требуют увеличения объема файла для хранения изображения и оперативной памяти для его обработки. Большие объемы данных — это основная проблема при использовании растровых изображений.

    2.2 Векторная графика
    Программные средства для создания векторной графики предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки, в отличие от растровой графики. Принципы векторной графики основаны на отличной от пиксельной графики математическом аппарате и имеют целью построение линейных контуров, составленных из элементарных кривых, описываемых математическими уравнениями. Векторная графика — вид компьютерной графики, в котором изображение представляется в виде совокупности отдельных объектов, описанных математически. Если в растровой графике основным элементом изображения является точка, то в векторной графике — линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная).. . С помощью векторной графики можно решить много художественно-графических задач. Возможность масштабирования векторного изображения без потери качества может быть ценна, например, при создании большой по размеру рекламы. Двухмерная графика — изображение, имеющее два измерения, то есть лежащее на плоскости. Основа компьютерной графики, в том числе и трехмерной. Трехмерная графика (3D) — построение на компьютере, с помощью специальных программ, пространственной модели, состоящей из сложных и простых геометрических форм, присвоение этой модели фактуры, цвета, степени прозрачности и матовости, придание ей и условной камере движения в виртуальном пространстве, расстановка в этом пространстве источников света, и, наконец, просчет выстроенной сцены. Применяется при создании компьютерных игр, рекламы и т.д.

    2.3 Фрактальная графика
    Фрактал — структура, состоящая из частей, которые к каком-то смысле подобны целому. Фракталы — самые красивые, очаровательные и странные порождения геометрии XX века. Это детища сухой математики, но они настолько эстетичны, что выставка фракталов, построенных с помощью компьютера потрясла мир, а книга организаторов выставки Хайнца-Отто Пайтгена и Петера Рихтера, «Красота фракталов» раскупалась как художественный альбом. Они упорядочены, но это не упорядоченность монотонного орнамента, повторяющего без изменений один и тот же мотив. Они геометричны, но это геометрия не идеалиста Платона, искавшего везде отполированные формы правильных многогранников, а геометрия реального мира — ветвистого, пористого, шершавого, зазубренного, изъеденного. Не зря человек, давший фракталам имя, — польский математик Мандельброт с французским именем Бенуа, проработавший большую часть жизни на американскую корпорацию IBM, — назвал свой главный труд «Фрактальная геометрия природы». Козьма Прутков говорил: «Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, а потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий». Как только Мандельброт открыл понятие фрактала, оказалось, что мы буквально окружены ими. Фрактальны слитки металла и горные породы, фрактальны расположение ветвей, узоры листьев, капиллярная система растений; кровеносная, нервная, лимфатическая системы в организмах животных, фрактальны речные бассейны, поверхность облаков, линии морских побережий, горный рельеф. Основное свойство фракталов — самоподобие. Любой микроскопический фрагмент фрактала в том или ином отношении воспроизводит его глобальную структуру. В простейшем случае часть фрактала представляет собой просто уменьшенный целый фрактал. Отсюда основной рецепт построения фракталов: возьми простой мотив и повторяй его, постоянно уменьшая размеры.

    3. Редакторы компьютерной графики
    3.1 Adobe Photoshop
    В обширном классе программ для обработки растровой графики особое место занимает пакет Photoshop компании Adobe. По сути дела, сегодня он является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ним.

    Главные элементы управления программы Adobe Photoshop сосредоточены в строке меню и панели инструментов. Особую группу составляют диалоговые окна — инструментальные палитры.

    Это мощный и гибкий инструмент, удовлетворяющий требованиям почти любого пользователя — от новичка до профессионала-дизайнера. Богатые возможности по обработке графических файлов всех популярных форматов, наличие удобного и интуитивно понятного интерфейса, принцип открытой архитектуры, позволяющим другим компаниям свободно разрабатывать дополнительные модули делают Adobe Photoshop безусловным лидером.

    3.2 Corel Draw

    компьютерный графика рhotoshop сorel

    На сегодняшний день, наиболее распространенный редактор векторной графики. В комплект фирма Corel включила множество программ, в том числе Corel Photo-Paint. Пакет располагает бесспорно самым мощным инструментарием среди всех программ обзора, простым интерфейсом, и гибкими инструментальными средствами рисования и редактирования узлов.

    Художественные возможности оформления текста в CorelDraw безупречны, а принимаемые по умолчанию параметры для межбуквенных интервалов при размещении текста вдоль кривой не требуют настройки, исключающей наложение букв, — в отличие от Canvas и FreeHand. Инструмент «лупа» позволяет получить множество специальных эффектов, в том числе возможность увеличения только фрагмента изображения и автоматической настройки цветов текста в зависимости от цвета фона.

    Можно вырезать изображения, накладывать цветные фильтры и придавать растровым изображениям вид изогнутой страницы, используя двух- и трехмерные эффекты и внешние модули PhotoShop. Когда необходимо редактировать пикселы, CorelDraw автоматически переключается на Corel Photo-Paint, где можно редактировать файл и сохранять его непосредственно в CorelDraw. Однако, помимо базовых возможностей масштабирования и средств динамического назначения размеров, CorelDraw не содержит специальных средств подготовки технических иллюстраций, подобных Smart Mouse в Canvas или копирования массивов в Designer.

    Заключение
    На сегодняшний день практически во всех сферах человеческой деятельности — будь то инженерная и научная, бизнес и искусство — находит свое место компьютерная графика. Возрастающий потенциал компьютерно-вычислительной техники, усовершенствование возможностей программирования и расширение запросов пользователей предопределяет перспективы развития и актуальности использования компьютерной графики.

    Использование компьютерной графики является высокооплачиваемым занятием, особенно в искусстве, кинематографе, мультипликации, компьютерных играх и т.п.

    Глядя на прогресс цифровых средств работы с изображениями, можно смело сказать, что наша жизнь стала уже прочно и неразрывно связана с компьютерной графикой, делающей окружающий нас мир куда удобнее и много красивее.

    Возможности и перспективы компьютерной графики

    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. Работа с компьютерной графикой сегодня — одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, которое имеет массу возможностей и перспектив в своем развитии.

    Содержание

    Введение …………………………………………………………………..
    3
    Определение и основные задачи компьютерной графики…………….
    4
    Области применения компьютерной графики ………………………….
    4-6
    История развития компьютерной графики …………………………….
    7-13
    Виды компьютерной графики…………………………………………….
    13-15
    Обзор и различие графических форматов……………………………….
    15-19
    Заключение…………………………………………………………………
    20
    Список использованных источников……………………………………..
    21

    Вложенные файлы: 1 файл

    реферат.docx

    Определение и основные задачи компьютерной графики…………….

    Области применения компьютерной графики ………………………….

    История развития компьютерной графики …………………………….

    Виды компьютерной графики…………………………………………….

    Обзор и различие графических форматов……………………………….

    Список использованных источников……………………………………..

    Компьютерная графика в современном обществе широко применяется в различных сферах деятельности человека: в медицине, рекламном бизнесе, индустрии развлечений и т. д. Без нее не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90 % рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения.

    Компьютерная графика в настоящее время сформировалась как наука об аппаратном обеспечении для разнообразных изображений от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов. Она используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности и восприятия, передачи информации.

    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. Работа с компьютерной графикой сегодня — одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, которое имеет массу возможностей и перспектив в своем развитии.

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ

    Компьютерная графика — это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ, т.е. это раздел информатики, который занимается проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

    В компьютерной графике рассматриваются следующие задачи:

    — представление изображения в компьютерной графике;

    — подготовка изображения к визуализации;

    — осуществление действий с изображением.

    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.

    ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ

    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.

    Можно рассмотреть следующие области применения компьютерной графики.

    • Научная графика – визуализация объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов.
    • Деловая графика – эта область компьютерной графики предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе различный учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки.
    • Иллюстративная графика — программные средства иллюстративной графики позволяют человеку использовать компьютер для произвольного рисования, черчение подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, линиек и других инструментов.
    • Художественная и рекламная графика – это сравнительно новая отрасль, но уже ставшая популярная во многом благодаря телевиденью. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации и многое другое.
    • Графика для Интернета.

    Появление глобальной сети Интернет привело к тому, что компьютерная графика стала занимать важное место в ней. Все больше совершенствуются способы передачи визуальной информации, разрабатываются более совершенные графические форматы, ощутимо желание использовать трехмерную графику, анимацию, весь спектр мультимедиа.

    • Компьютерная анимация.

    Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на экране дисплее. Художник создает на экране рисунке начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения. Мультимедиа — это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

    Первые компьютеры появились в 40-х годах XX века, но только недавно они стали использоваться для создания художественных изображений. В 50-х годах идея об использовании технологии для создания визуальных эффектов была реализована путем создания телевизоров, осциллографов и экранов радаров. Первым глобальным шагом в этом направлении была, вероятно, придуманная в 1961 году Иваном Сазерлендом система Sketchpad, положившая начало эре компьютерной графики. С помощью светового пера пользователи могли создавать рисунки непосредственно на поверхности экрана. Векторная графика представляет собой примитивный штриховой рисунок, часто использовавшийся в первых видеоиграх и кино.

    В 1967 году Сазерленд начал совместную работу с Дэвидом Эвансом с целью создания учебного курса компьютерной графики, в котором были бы слиты воедино искусство и наука. Университет штата Юта, в котором были начаты эти исследования, заработал хорошую репутацию в области исследования компьютерной графики и привлек людей, которые впоследствии сыграли важную роль в развитии данной отрасли. Среди них были: Джим Кларк — основатель компании Silicon Graphics Inc., Эд Кэтмул — один из первопроходцев в области создания фильмов с помощью компьютера и Джон Вэрнок — основатель компании Adobe Systems и разработчик таких известных продуктов, как Photoshop и Postscript.

    ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ

    Начало эры компьютерной графики.

    В начале 80-х годов, когда компьютеры стали чаще использоваться в различных областях деятельности, начались попытки применения компьютерной графики в развлекательной сфере, включая кино. Для этого использовалось специальное аппаратное обеспечение и сверхмощные компьютеры, но начало было положено. К середине 80-х компания SGI начала производство высокопроизводительных рабочих станций для научных исследований и компьютерной графики. В 1984 году в Торонто была основана фирма Alias. Это название имеет два значения. Во-первых, это переводится как «псевдоним», ведь в те времена основатели компании были вынуждены работать по совместительству. Во-вторых, этот термин используется для описания ступенчатых краев изображения в компьютерной графике.

    В 1984 году в Сайта-Барбаре была основана компания Wavefront. Это название буквально переводится как волновой фронт. Компания немедленно занялась разработкой программного обеспечения для создания трехмерных визуальных эффектов и производством графических заставок для телепрограмм Showtime, Bravo и National Geographic Explorer. Первое приложение, созданное компанией Wave-front, называлось Preview. Затем в 1988 году была выпущена программа Softimage, которая довольно быстро завоевала популярность на рынке продуктов, предназначенных для работы с компьютерной графикой. Все программное и аппаратное обеспечение, использовавшееся для создания анимации в 80-х годах, было специализированным и очень дорогим. К концу 80-х годов в мире насчитывалось всего несколько тысяч человек, занимавшихся моделированием визуальных эффектов. Почти все они работали на компьютерах производства компании Silicon Graphics и использовали программное обеспечение от фирм Wavefront, Softimage и т. п.

    Новый этап развития.

    Благодаря появлению персональных компьютеров число людей, занимающихся созданием компьютерной анимации, начало расти. Компании IBM PC, Amiga, Macintosh и даже Atari начали разрабатывать программное обеспечение для обработки трехмерных изображений. В 1986 году фирма AT&T выпустила первый пакет для работы с анимацией на персональных компьютерах, который носил название TOPAS. Он стоил 10 000 долларов и работал на компьютерах с процессором Intel 286 и операционной системой DOS. Благодаря этим компьютерам стало возможным создание свободной анимации, несмотря на примитивную графику и относительно низкую скорость вычислений. В следующем году фирма Apple Macintosh выпустила еще одну систему для создания трехмерной графики на базе персональных компьютеров, которая носила название Electric Image. В 1990 году фирма AutoDesk начала продажу продукта 3D Studio, созданного независимой командой Yost Group, разрабатывавшей графические продукты для компании Atari. Стоимость 3D Studio составляла всего 3000 долларов, что в глазах пользователей персональных компьютеров делало его достойным конкурентом пакету TOPAS. Еще через год появился продукт Video Toaster компании NewTek вместе с простой в использовании программой LightWave. Для работы с ними были необходимы компьютеры Amiga. Эти программы пользовались большим спросом на рынке и продавались тысячами копий.

    К началу 90-х годов создание компьютерной анимации стало доступно широкому кРУгу пользователей. Каждый мог экспериментировать с анимацией и эффектами трассирования. Появилась возможность бесплатно загрузить программу Стивена Коя Vivid, позволяющую воспроизводить эффекты трассирования, или программу Persistence of Vision Raytracer, больше известную под названием POVRay. Последняя предоставляет детям и начинающим пользователям замечательную возможность познакомиться с основами компьютерной графики. Фильмы с потрясающими спецэффектами демонстрируют новый этап развития компьютерной графики и визуализации.

    Слияние компаний Alias и Wavefront.

    По мере роста рынка приложений для работы с трехмерной графикой и увеличения конкуренции, многие компании объединили свои ехнологии. В 1993 году компания Wavefront слилась с фирмой Thompson Digital Images, которая использовала моделирование на основе NURBS-кривых и интерактивную визуализацию. Позднее эти функции легли в основу интерактивной фотореалистичной визуализации в Maya. В 1994 году фирма Microsoft купила программу Softimage и выпустила версию данного продукта для платформ Windows NT на базе компьютеров Pentium. Это событие можно считать началом эры недорогих и доступных среднестатистическому пользователю персонального компьютера программ для работы с трехмерной графикой. В ответ на это в 1995 году компания SGI купила и объединила фирмы Alias и Wavefront, чтобы предотвратить упадок интереса к приложениям, которые работали исключительно на специализированных компьютерах SGI. Почти сразу же новая компания, названная Alias] Wavefront, начала объединение имевшихся в ее распоряжении технологий для создания совершенно новой программы.

    Наконец, в 1998 году было выпущено приложение Maya, стоившее от 15 000 до 30 000 долларов и предназначенное для операционной системы IRIX на рабочих станциях SGI. Программа была написана с нуля и предлагала новый путь развития анимации с открытым интерфейсом программирования приложений (API) и колоссальными возможностями расширения. Несмотря на первоначальное намерение компании SGI сохранить эксклюзивное право на предоставление среды для Maya, в феврале 1999 года появилась версия для Windows NT. Старая схема формирования цен была отброшена, и теперь базовый пакет Maya стоит всего 7500 долларов. В апреле этого же года появилась Maya 2, а в ноябре — Maya 2.5, содержащая модуль Paint Effects (Эффекты рисования). Летом 2000 года была выпущена версия Maya 3, к которой была добавлена возможность создания нелинейной анимации с помощью инструмента Тгах (Видеомонтаж). В начале 2001 года были анонсированы версии Maya для Linux и Macintosh, а с июня начались поставки Maya 4 для IRIX и Windows NT/2000.

    Maya представляет собой программу для создания трехмерной графики и анимации, основанных на моделях, созданных пользователем в виртуальном пространстве, освещенных виртуальными источниками света и показанных через объективы виртуальных камер. Существуют две основные версии программы: Maya Complete (ее стоимость на момент написания книги составляла 7500 долларов) и Maya Unlimited (стоившая 16 000 долларов), которая включала некоторые специфические функции. Maya работает как на компьютерах PC с операционной системой Windows NT/2000, так и в операционных системах Linux, IRIX или даже Macintosh. Программа позволяет создавать фотореалистичные растровые изображения, подобные тем, которые вы получаете с помощью цифровой камеры. При этом работа над любой сценой начинается с пустого пространства. Лю-эой параметр можно заставить изменяться с течением времени, в результате после визуализации набора кадров получается анимированная сцена. Перечислим эсновные возможности и области применения Maya.

    Виды и области применения компьютерной графики

    Компьютерной графики — это специальная область информатики, которая изучает методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Распространение компьютерной графики началось с полиграфии, но вскоре она получила широкое распространение во всех областях человеческой деятельности. Компьютерную графику можно разделить на несколько направлений:

    • полиграфия
    • двухмерная графика
    • web-дизайн
    • мультимедиа
    • 3D-графика и компьютерная анимация
    • видеомонтаж
    • САПР и деловая графика

    Графическая система, графическое ядро

    Графические системы служат для создания, поиска, хранения, модификации и вывода графических данных. Графические системы могут быть пассивными и интерактивными. Пассивные системы обеспечивают вывод графических изображений, при этом человек не может прямо воздействовать на графические преобразования. Интерактивные системы дают возможность человеку динамически управлять изображением в режиме диалога. Графические системы применяются при синтезе изображения, анализе изображения и обработке изображения. При синтезе изображения из описания объекта, который составил пользователь, получается геометрическая модель объекта с последующим отображением на экране. Анализ изображения выполняет обратную задачу, т.е. из имеющегося графического изображения получают формальное описание объекта.

    Функции графических систем:

    — вывод графических изображений;

    — обработка запросов пользователей;

    — поиск и хранение данных;

    — выполнение преобразований графической информации.

    Основное назначение графической системы состоит в преобразовании двух или трехмерной модели объекта, который формируется прикладной программой, в графические команды и данные, которые либо передаются на устройства, либо запоминаются в той или иной графической структуре данных.

    Графическая система ПК состоит из аппаратной и программной частей. Аппаратная часть включает видеоадаптер, монитор и интерфейсы, которые обслуживают графическую систему: один между адаптером и северным мостом, второй – между видеоадаптером и устройством отображения. Программная часть обеспечивает поддержку интерфейсов видеоадаптера, монитора и приложений на уровне BIOS, ОС, драйверов и специализированных прикладных языков программирования (API). Графическая система используется всеми прикладными программами. Приложение использует функции видеоадаптера при посредничестве драйвера, который интерпретирует команды для графического процессора. В соответствии с полученными командами видеоадаптер выводит на монитор изображение.

    Графическая система решает задачи:

    — 2D графики. Это задачи интерфейса GUI (Graphic User Interface). Графическим ядром Windows являются библиотеки GDI и новая версия GDI+.

    — 3D графики. 3D графика представляет собой геометрические модели объектов. Эти модели, как правило, создаются и обрабатываются специальными программами, которые выполняются на ЦП и хранятся в ОП ПК. Графическая система используется в основном для вывода трехмерных сцен. Современные видеоадаптеры могут самостоятельно осуществлять создание и обработку геометрических моделей.

    — задачи вывода и обработки видеографики.

    Графической подсистемой часто считается часть операционной системы, которая обеспечивает решение задач компьютерной графики. В нее входят программные средства ввода, обработки и отображения графической информации, а также преобразование данных в графическую форму. Например, пакет OpenGL для Windows. Графическая подсистема состоит из ядра и обширной библиотеки графических функций graphics.lib (ее нужно подключать при компоновке программного модуля).

    Графический примитив – это простейший геометрический объект, создаваемый и обрабатываемый как единое целое и отображаемый на устройстве вывода. Существуют графические примитивы двухмерной и трехмерной графики, каждый примитив имеет определенный набор атрибутов. В качестве примеров примитивов можно привести точку, линию, прямоугольник, овал, пирамиду, куб и т. д. В качестве атрибутов – цвет, толщину и форму линии. Основное значение графических примитивов — обеспечить наличие программных средств для рисования всевозможных геометрических объектов. Условно можно разбить все графические примитивы по типу рисуемых ими графических объектов на две группы: контурные и площадные. Функции первой группы рисуют всевозможные контурные линии. Ко второй группе относятся функции, предназначенные для рисования геометрических фигур с закрашиванием ограничиваемых ими областей.

    Графическое ядро является частью графической системы. Графическое ядро имеет собственную систему команд и набор элементарных функций работы с графикой. Графическое ядро реализует определенный набор графических примитивов. Основной функцией графического ядра является поддержка вывода графических примитивов.

    Создание компьютерного изображения

    • ввод или получение изображения
    • обработку изображения
    • вывод изображения

    Пространственное разрешение (или просто разрешение) характеризует количество мельчайших элементов информации, из которых состоит изображение.

    Яркостное разрешение характеризует количество уровней яркости, которые может принимать отдельный пиксель. Чем выше яркостное разрешение, тем большее число уровней яркости будет содержать файл изображения. Таким образом, разрешение – это совокупность размера изображения в пикселях и глубины цвета.

    Основные сведения о графическом режиме ПК

    В самых общих чертах работа с дисплеем ПК в графическом режиме может быть представлена следующим образом. Экран дисплейного монитора представляется, как набор отдельных точек – пикселей, образующий прямоугольный растр. Число пикселей определяет разрешающую способность графической системы и обычно отражается парой чисел, первое из которых показывает количество пикселей в строке, а второе — число строк. Каждому пикселю экрана ставится в соответствие фиксированное количество битов (атрибут пикселя) в некоторой области адресного пространства центрального микропроцессора ПК. Атрибут пиксела (т.е. существенная характеристика пиксела) – это определенное число битов в адресном пространстве ПК. Эта адресное пространство называется видеопамятью, как правило, оно является частью дисплейного адаптера (видеоадаптера) — специального устройства, управляющего работой монитора. Видеоадаптер, в частности, осуществляет циклическое воспроизведение содержимого видеопамяти на экране монитора. Причем изображение каждого пикселя определяется текущим значение его атрибута. Такой подход получил название битовой карты — bit-mapped graphics. Программе, выполняющейся на ПК в графическом режиме, доступны для чтения/записи все пиксели видеопамяти.

    Совокупность экранного и цветового разрешения графического режима определяет количество видеопамяти, необходимое для его реализации. В ряде случаев возможно одновременное существование в видеопамяти двух или более областей одинаковой структуры, каждая из которых содержит атрибуты всех пикселей экрана. Такие области называются страницами. В данный момент времени любая из страниц может отображаться видеоадаптером на дисплее, занимая при этом весь экран. Наличие страниц позволяет программе мгновенно менять изображение на экране, просто переключаясь с одной страницы на другую. В частности, это дает возможность проводить всю “черновую работу” по подготовке графического изображения на неотображаемой в настоящий момент времени странице, избегая появления на экране побочных графических эффектов.

    Если каждый пиксель в графическом режиме представляется n битами, то в таком режиме имеется возможность одновременно представить на экране N_pallette=2**n оттенков цвета (палитра режима).

    Графический конвейер

    Графическая обработка основывается на понятии конвейера, при которой графические данные проходят последовательно несколько этапов обработки — выходные данные одного этапа сразу передаются на вход следующего. Рассмотрим универсальный графический конвейер и выделим в нем 5 этапов (G, T, X, R, D).

    Графическая обработка реализуется аппаратно (видеокарта) и программно, но в любом случае она состоит из пяти этапов.

    Графические данные проходят

    1) Этап генерации (G) — создание и модификация прикладных структур данных.

    2) Этап обхода (T) прикладных структур данных и получение соответствующих графических данных.

    3) Этап преобразования (X

    На этапе геометрической обработки графического конвейера выполняется преобразование координат (применение мировой, видовой и проекционной матриц) вершины, перевод вершины в пространство отсечения, расчет освещения, применение материалов, определение цвета каждой вершины с учетом всех источников света и генерация текстурных координат.

    После выполнения этих операций наступает компоновка примитива. В этой части конвейера вершины группируются в треугольники и подаются в растеризатор.

    Растеризация (растрирование) – это процесс преобразования изображений векторной графики в растровое изображение. Текстура – это дву или трехмерное изображение, которое накладывается на части объекта.

    4) На этапе растеризации (R) Растеризатор делит треугольник на фрагменты (пиксели), для которых рассчитываются текстурные координаты и цвет. Затем для каждого фрагмента происходит выполнение следующих операций: проверка принадлежности пикселя, наложение текстур (заданные для фрагмента координаты текстуры определяют цвет из элементов текстурного изображения — текселей, значение этого цвета комбинируется с цветом фрагмента), применение эффектов и т.д. После обработки всех этих методов полученный фрагмент помещается в буфер кадра, который впоследствии выводиться на экран. В каждую из этих частей графического процессора (геометрический блок и растеризатор) можно вставить свой определенный шейдер. Шейдер — это специальная программа, которая использует определенные программируемые регистры видеокарты для создания различных графических эффектов. Ше́йдер— это программа, используемая в трёхмерной графике для определения окончательных параметров объекта или изображения. Это может включать в себя произвольной сложности описание поглощения и рассеяния света, наложения текстуры, отражение и преломление, затенение, смещение поверхности и эффекты пост-обработки.

    Существует два различных шейдера: вершинный шейдер (vertex shader) и пиксельный шейдер (pixel shader).

    5) На этапе вывода (D) происходит сканирование буфера кадра и вывод изображения на экран дисплея.

    Аппаратная реализация конвейера:

    В GPU обычно имеется нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D графики, блок обработки 3D графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

    В упрощенной модели графического конвейера особое значение имеет обработка геометрии и обработка фрагментов.
    Программная реализация конвейера:

    Два первых этапа (Этап генерации (G) создание и модификация прикладных структур данных и Этап обхода (T) ) сильно зависят от приложения, от графического интерфейса пользователя и от способа организации самой прикладной программы (эти этапы могут быть совмещены). Поэтому графические системы общего назначения поддерживают главным образом последние три этапа, которые собственно и реализуют рендеринг.

    Применение компьютерной графики в образовании

    Различают следующие виды и области применения компьютерной графики:
    — научная графика;
    — деловая графика;
    — конструкторская графика;
    — иллюстративная графика;
    — художественная и рекламная графика;
    — компьютерная анимация;
    — мультимедиа.

    Использование компьютерной графики в различных областях человеческой деятельности в современном мире является не только «модным новшеством», но и необходимостью. Без применения компьютерной графики сейчас уже не могут обойтись такие сферы, как реклама, искусство, техника, медицина, наука, индустрия развлечений, бизнес и т.д.
    Применение компьютерной графики в сфере образования также, бесспорно, является актуальным и востребованным. Для отображения результатов педагогических мониторингов используются диаграммы и графики. Также наглядное представление различных результатов работы образовательных организаций не возможно без таблиц. Рекламная графика в виде буклетов, брошюр, баннеров и даже сайтов образовательных организаций служит информационным целям, кроме того, поддерживают их конкурентоспособность. Конструкторская, иллюстративная, художественная графика, компьютерная анимация, мультимедиа служат в помощь педагогам для создания средств обучения.
    Неоднократно доказывались положительные результаты от использования компьютерных графических информационных технологий в процессе обучения и воспитания детей на уроках, занятиях, во внеурочное время. Являясь дополнительным средством наглядности, мотиватором учения, информационным ресурсом, удобным инструментом при подготовке к занятиям и урокам педагога.
    В настоящее время мировая общественность говорит о введение понятия «edutainment». Этот термин образован от двух английских слов «education» (образование) и «entertainment» (развлечение) и используется для объединения этих двух сфер деятельности.
    Внедрение «edutainment»-технологий в специальное (коррекционное) образование особо актуально. Альтернативный формат обучения позволяет учесть такие его принципы, как принцип индивидуализации, принцип, доступности, коррекционной направленности и другие, преодолеть такой недостаток у детей, как преобладание игровой деятельности над учебной, способствует повышению их познавательного интереса, низкий уровень которого характерен для учащихся С(к)ОУ VIII вида. Использование в обучении и воспитании детей компьютерных графических информационных ресурсов в форме игрового обучения предполагает также психотерапевтический эффект.
    Вопрос о применении компьютерной графики в образовании не может быть раскрыт без учёта Санитарно-гигиенических норм использования ЭОР в учебном процессе, отражённых в СанПиНах. С 1 сентября 2011 года, согласно введенным новым «Санитарно-эпидемиологическим требованиям к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях», полностью сняты ограничения по времени использования компьютеров в образовательном процессе. Однако, при планировании урока, учебного или внеклассного мероприятия, необходимо учитывать недопустимость использования непрерывной деятельности одного вида, в том числе, связанной с применением компьютера.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Читайте так же:
    Вход в друг вокруг через компьютер
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector