Понятие компьютерной графики

2.1 Понятие компьютерной графики

Раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений, называется компьютерной графикой.

В 1978 году компьютерную графику называли "средством от неизвестной болезни". Сейчас ее рассматривают как "средство от всех известных болезней", которое обеспечивает мощную взаимосвязь между человеком и компьютером, заставляя компьютер говорить с человеком на языке изображений. Прошло несколько лет, пока компьютерная графика стала основным средством связи между человеком и компьютером, постоянно расширяющим сферы своего применения.

Можно считать, что первые системы компьютерной графики появились вместе с первыми цифровыми компьютерами. Проект WHIRLWIND ("вихрь") Массачусетского технологического института был отмечен как начало эры компьютерной графики.

В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры «Spacewar» («Космические войны») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1.

В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По сути, это был первый векторный редактор, реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого термина.

В середине 1960-х гг. появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертёжную машину. В 1964 году General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM.

В 1968 году группой под руководством Н. Н. Константинова была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер.

Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее, электронно-лучевой трубке.

Разработки в области компьютерной графики сначала двигались лишь академическим интересом и шли в научных учреждениях. Постепенно компьютерная графика прочно вошла в повседневную жизнь, стало возможным вести коммерчески успешные проекты в этой области.

Каждый человек, использующий компьютер в своей профессиональной

деятельности, должен научиться графической работе на компьютере. Компьютерная графика обеспечивается соответствующими программными средствами, получившими название графических редакторов.

Компьютерную графику принято классифицировать по следующим признакам.

1. По размерности (2-и 3D-графика).

2. По способу формирования изображения.

3. По назначению.

По способу формирования изображений компьютерную графику делят на векторную и растровую.

Растровое изображение описывается как совокупность точек (пикселов – pixels). Поскольку эти точки никак не связаны друг с другом, то для каждой из них требуется указать цвет и координаты. Чем больше точек в образе на экране, тем лучше изображение. В целом растровое изображение представляют собой набор мозаичный объектов, расположенных друг на друге. Каждый объект находится в одном из слоев растровой подложки, имеющих прямоугольную форму. Подложка – это аналог холста, а слой – вроде кальки.

К несомненным достоинствам растровой графики можно отнести реалистичность передаваемого изображения. Это объясняется тем, что в случае растровой графики в цифровую форму переводятся все мельчайшие фрагменты реального изображения. К недостаткам растрового изображения следует отнести, прежде всего, размер файлов, что собственно вытекает из детальности самого изображения. На сегодняшний день существуют технологии, которые позволяют бороться с огромными размерами файлов, но ценой потерь в качестве. Еще один недостаток растровых изображений состоит в том, что качество изображения (его четкость, прорисовка деталей) существенно зависит от размера пиксела, который в свою очередь, определяется разрешающей способностью монитора. Так же при изменении размера растрового изображения происходит заметное снижение качества изображения, как правило, это выражается в потере четкости и появлении артефактов. Специалистами в области компьютерной графики разработаны весьма сложные алгоритмы «размножения» пикселов растровых изображений, если рисунок требуется увеличить, и удаления пикселов, если рисунок требуется уменьшить, но и они далеко не всегда справляются с этой трудно задачей.

Растровые форматы применяются при сканировании и обработке графических изображений, создании изображений, при использовании в других программах, создании различных художественных эффектов.

Программы растровой графики: Adobe PhоtoShop, Cоrel Photo Paint и др.

При векторном способе изображение формируется с помощью совокупности векторов-отрезков. Любое векторное изображения можно представить в виде набора векторных объектов, расположенных определенным образом друг относительно друга. Векторное изображение можно условно представить в виде аппликации.

При работе с векторной графикой изображение состоит из кривых, положение которых на рисунке описывается посредством математических формул. Например, для описания любой окружности требуется всего три числа: радиус, координаты центра и толщина линии.

Благодаря этому векторная графика имеет ряд достоинств:

1. Математические формулы, описывающие векторное изображение, занимают мало места в памяти компьютера, чем описание пикселов растрового изображения.

2. Возможность практически неограниченного масштабирования изображений (или его отдельных фрагментов) без потери его качества.

3. Совершенно беспроблемный перенос векторного изображения с одной платформы на другую, например с PC на Macintosh.

Разумеется, у векторного изображения так же есть и недостатки. Например, сложно представить компактно в векторном формате фотореалистичное изображение.

Для обработки векторных изображений используются следующие программы: Corel Draw, Adobe Illustrator, Flash и др.

По назначению выделяют следующие направления компьютерной графики:

1. Деловая.

2. Научная.

3. Иллюстративная.

4. Инженерная.

5. Компьютерная живопись и реклама.

Деловая графика рассчитана на создание ограниченного перечня графических образов. Это диаграммы, графики, гистограммы. Широко используется в деловой документации, в частности, для графического представления информации, отображающей деятельность хозяйственных структур.

Научная графика выполняет в основном те же функции, что и деловая, но в ней широко используются трехмерное пространство. Она применяется для изображения сложных систем и многомерных данных.

Иллюстративная графика предназначена для создания иллюстративного материала: рисунков, эскизов, схем, географических карт, слайдов и т.п.

Инженерская графика в дополнении к предыдущим видам графики создает схемы с учетам их типов и размеров. Используется для построения чертежей в системах автоматического проектирования.

Компьютерная живопись и реклама – это синтез статических изображений. При этом изображение может формироваться: из стандартных образов, имеющихся в компьютерной библиотеке; по ключевому или скелетному образу. Она используется для мультипликации, в компьютерных играх, обучающих программах и пр.

Компьютерная графика является одной из областей научной деятельности. В области компьютерной графики защищаются диссертации, а также проводятся различные конференции: конференция Siggraph, проводится в США, конференция Графикон, проводится в России, CG-событие, проводится в России. На факультете ВМиК МГУ существует лаборатория компьютерной графики.

Похожие работы

Автоматизация и апробация психодиагностических методик в профориентационной работе со старшими школьниками

Скачать

192394

11

2

... писал Гете. Данные проблемы имеют лишь косвенное отношение к нашей работе. Однако и здесь можно проследить некоторую связь. Цель нашей работы – автоматизация и апробация психодиагностических методик в профориентационной работе со старшими школьниками. В буквальном переводе слово экология означает науку, изучающую дом, жилище. Иными словами определенную среду обитания. В нашем случае рассмотрению ...

Использование информационных технологий на уроках истории в школе

Скачать

124801

3

0

... цикла, наряду с использованием книги, телевизора, видеомагнитофона. Компьютер-средство связи ученика с учителем, лаборантом, другими учениками. Особо актуален вопрос использования информационных технологий на уроках истории, т.к историческая наука, включая описание прошлого и настоящего, оперирует точными понятиями, датами, цифрами и художественными образами. Анализ исторического процесса ...

Компьютер как средство обучения

Скачать

73296

2

1

... в учебном процессе. 2. Урок изо Диапазон использования компьютера в учебно-воспитательном процессе очень велик: о тестирования учащихся, учета их личностных особенностей до игры. Компьютер может быть как объектом изучения, так и средством обучения, т.е. возможны два вида направления компьютеризации обучения: изучение информатики и также его использование при изучении различных предметов. При ...

Психолого-педагогические условия профессионального самоопределения учащихся в процессе обучения биологии

Скачать

208749

33

26

... экспериментальной площадки был выбран 9 А класс. В этом классе 29 человек: 17 мальчиков и 12 девочек. Цель эксперимента: выявление психолого-педагогических условий профессионального самоопределения учащихся в процессе обучения биологии; а также формирование устойчивой положительной мотивации к изучению курса биологии и развитие профессионального самоопределения учащихся при изучении курса “Общая ...