Presentation by slides:
Slide #1
ОБЪЕКТЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ
Slide #2
Ключевые слова
компьютерная графика
растровая, векторная, фрактальная графика
кривые Безье
трехмерная графика
компьютерная анимация
форматы графических файлов
алгоритмы сжатия изображений
разрешение
Slide #3
Информационные технологии
Компьютерная графика:
область деятельности, в которой компьютеры используются как инструменты создания и обработки графических объектов;
разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютера.
Slide #4
Объекты компьютерной графики
По способу создания можно выделить следующие классы объектов компьютерной графики:
Двухмерные
объекты
Трехмерные
объекты
Анимация
Растровые
Фрактальные
Векторные
Объекты компьютерной графики
Slide #5
Растровая графика
Растровые изображения можно получить, сканируя рисунки или фотографии, фотографируя объекты цифровым фотоаппаратом, создавая рисунки с использованием графического планшета или разнообразных растровых графических редакторов (Paint, Gimp, PhotoShop).
Slide #6
Растровые изображения
Растровое графическое изображение состоит из отдельных маленьких прямоугольников — пикселей.
При сохранении растрового изображения в памяти компьютера сохраняется информация о цвете каждого входящего в него пикселя.
Минимальная единица растрового изображения – точка (пиксель)
Качество растрового изоб-ражения возрастает с увеличением количества пикселей в изображении и количества цветов в палитре. Но при этом возрастает и информа-ционный объём всего изображения.
Slide #7
Растровая графика
Растровая графика — универсальное средство для формирования и обработки плоских изображений. В полиграфических и электронных изданиях растровые изображения используются в тех случаях, когда нужно качественно и чётко передать в изображении оттенки цветов и плавные переходы от одного цвета к другому.
х2
Недостаток: существенное падение качества изображения в результате его масштабирования и преобразований.
Slide #8
Векторное изображение
Векторное изображение – изображение, построен-ное из геометрических примитивов (объектов): отрезков прямых, дуг, окружностей, эллипсов, много-угольников и кривых Безье. Примитив не нужно рисовать – выбрав на панели инструментов пикто-грамму с его изображением или названием, вы просто задаёте необходимые параметры, по которым компьютер сам выполняет необходимые построения.
!
Объекты векторного изобра-жения накладываются друг на друга, образуя незави-симые слои. Каждый слой векторного изображения со-держит свой объект.
Slide #9
Векторная графика
При преобразовании векторного объекта исходное изображение удаляется, а вместо него строится новое – по тем же алгоритмам, но с учётом изменённых данных. Это позволяет без потерь качества масштабировать, пово-рачивать и трансформировать векторные изображения.
Векторные графические изображения создают с помощью специальных программ (CorelDRAW, Inkscape) и широко используют в картографии, мультипликации, инженерной графике, при создании логотипов, схем, диаграмм – там, где важны чёткость контуров и возможность увеличения масштаба изображения без потери качества.
х10
х5
Slide #10
Кривые Безье
Кривые Безье были разработаны в 60-х годах XX века независимо друг от друга Пьером Безье из автомобиле-строительной компании «Рено» и Полем де Кастельжо из компании «Ситроен», где применялись для проектирования кузовов автомобилей. Математический аппарат кривых Безье основан на многочленах Бернштейна, описанных Сергеем Натановичем Бернштейном в 1912 году.
Slide #11
Кривые Безье
В компьютерной графике в основном применяются кривые Безье второго и третьего порядка .
Кривая Безье второго порядка описывается уравнением:
B(t) = (1 – t)2P0 + 2t(1 – t)P1 + t2P2, t ∈ [0, 1].
Здесь:
P0 – начало кривой
P1 – опорная точка
P2 – конец кривой
прямая P0P1 – касательная к кривой в точке P0
прямая P1P2 – касательная к кривой в точке P2
Р0
Р1
Р2
Slide #12
Фрактальная графика
Термин фрактал (от лат. fractus — дроблёный) употребляется для обозначения объектов, обладающих свойством самоподобия, когда целое (в точности или приближённо) имеет ту же форму, что одна или более его частей.
В основе фрактальной графики лежит очень простая идея: бесконечное по красоте и разнообразию множество фигур можно получить из относительно простых конструкций при помощи всего двух операций – копирования и масштабирования.
Slide #13
Трехмерная графика
В последнее время всё большую популярность приобретает трёхмерная или 3D-графика (от англ. three dimensions – три измерения). В ней применяются технологии создания в виртуальном пространстве объёмных моделей, которые максимально приближены к реальным объектам.
Трёхмерная графика широко используется в инженерном проектировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинематографии и компьютерных играх.
Slide #14
Анимация
Анимация (от англ. animation – одушевление) – это «ожив-ление» изображения. При анимации несколько рисунков (кадров) сменяют друг друга через заданные промежутки времени.
Компьютерная анимация – последовательный показ заранее подготовленных графических файлов, а также компьютерная имитация движения с помощью изменения формы объектов или показа последо-вательных изображений с фазами движения.
!
Slide #15
Форматы графических файлов
Формат графического файла – это способ пред-ставления графических данных на внешнем носителе.
!
Различают растровые и векторные форматы графических файлов. Среди них, в свою очередь, выделяют собственные (оригинальные) форматы графических приложений и универсальные графические форматы, которые «понимают-ся» всеми приложениями, работающими с растровой (векторной) графикой.
Графические редакторы предоставляют пользователю возможность самостоятельно выбирать формат файла, в котором будет сохранено изображение.
Основной недостаток растровых изображений – их большой размер. Поэтому растровые фотографии и рисунки сохраняются в сжатом виде.
Slide #16
Растровые форматы файлов
TIFF (от англ. Tagged Image File Format – формат файла размеченного изображения). Большая глубина цвета у данного формата позволяет хранить изображение с высоким качеством
PNG (от англ. Portable Network Graphic – портативная сетевая графика) имеет высокую степень сжатия данных без потерь и предназначен для применения в сетевых приложениях
JPEG (от англ. Joint Photographic Expert Group – объединённая группа экспертов в области фотографии) сжатый формат для хранения изображений с плавными переходами между цветами
GIF (от англ. Graphics Interchange Format – формат обмена гра-фикой) способен хранить сжатые данные без потери качества в формате не более 256 цветов, поддерживает анимацию
BMP (от англ. Bit MaP image – битовая карта изображения)
Изображения хранятся в файлах попиксельно, без сжатия, потому размеры таких файлов достаточно большие
Slide #17
CDR (от англ. CorelDRaw files – файлы CorelDraw) – собственный формат файлов векторного графического редактора CorelDraw
SVG (от англ. Scalable Vector Graphics – масштабируемая вектор-ная графика) – универсальный формат, позволяет с высоким ка-чеством хранить в файле текст, изображение и анимацию
CGM (от англ. Computer Graphic Metafile – метафайл компьютерной графики) – используется для представления графических объектов, преимущественно, в технических областях
WMF (от англ. Windows MetaFile – метафайл Windows) – универсальный формат для программ, которые работают в ОС Windows (хранение коллекции Microsoft Clip Gallery)
AI (от англ. Adobe Illustrator files – файлы Adobe Illustrator) – собственный формат файлов редактора векторной графики Adobe Illustrator
Векторные форматы файлов
Slide #18
Алгоритм сжатия RLE
Алгоритм RLE (от англ. Run Length Encoding – кодирование длин серий) – один из простейших методов сжатия изображений.
Его основной идеей является поиск цепочек одинаковых элементов и замена их на пары «число повторений – значение», что в определённых случаях существенно уменьшает избыточность данных.
12 символов
Результат сжатия:
24 / 12 = 2 раза
24 символа
A
A
A
A
A
A
B
B
C
C
C
C
C
D
E
E
E
E
A
A
A
A
A
A
6
A
2
B
5
C
1
D
4
E
6
A
Slide #19
Алгоритм сжатия RLE
Алгоритм RLE в первую очередь рассчитан на изображения с большими областями одного цвета (деловая графика, схемы, рисунки и т.п.). При его использовании в других ситуациях (например, при сохранении цветных фотографий) вместо уменьшения размера файла может происходить его увеличение.
16 символов
Размер данных увеличился
в 16 / 12 ≈ 1,33 раз
12 символов
A
B
C
D
D
D
D
A
B
C
D
D
1
A
1
B
1
C
4
D
1
A
1
B
1
C
2
D
Slide #20
Алгоритм сжатия RLE
Если для записи длины цепочки идущих подряд одинаковых символов использовать положительные числа, а для записи количества следующих друг за другом различных символов использовать отрицательные числа, то для разных изображений возможно как уменьшение, так и увеличение размера.
14 символов
Размер данных увеличился
в 14 / 12 ≈ 1,17 раз
12 символов
A
B
C
D
D
D
D
A
B
C
D
D
-
3
A
B
C
4
D
-
3
A
B
C
2
D
A
B
C
D
D
D
D
A
A
A
D
D
11 символов
Размер данных уменьшился
в 12 / 11 ≈ 1,09 раз
12 символов
-
3
A
B
C
4
D
3
A
2
D
Slide #21
A
B
C
D
E
B
C
A
C
B
A
F
D
E
C
B
A
F
E
A
B
C
D
E
A
Алгоритм LZW
Алгоритм LZW – Лемпеля-Зива-Велча (назван по именам его разработчиков Авраама Лемпеля, Якоба Зива и Терри Велча). В его основе лежит идея замены наиболее часто встречающихся последовательностей в исходном потоке данных ссылками на «образцы», хранящиеся в специально создаваемой таблице (словаре).
20 символов
Результат сжатия:
24 / 20 = 1,2 раз
24 символа
B
C
D
E
C
B
A
F
Словарь
B
C
1
→
D
E
2
→
C
B
A
F
3
→
A
1
2
1
3
2
3
E
А
1
2
Slide #22
Понятие разрешения
Разрешение – величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины).
!
Разрешением экрана монитора обычно называют размеры полу-чаемого на экране изображения в пикселях: 1024 × 768, 1280 × 1024, 1920 × 1080.
Разрешение экрана монитора – это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек ОС).
РАЗРЕШЕНИЕ
Разрешение изображения – это количество пикселей на единицу длины изображения. Чем выше разрешение, тем больше пикселей умещается в дюйме и тем более мелкими они являются: детали изображения прорисовываются чётче и оригинал отображается точнее.
Разрешение принтера – это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (от англ. dots per inch – точек на дюйм). Например, под разрешением 300 dpi подразумевается 300 × 300 точек на одном квадратном дюйме.
Slide #23
Цифровые фотографии
Цифровая фотография – растровое изображение, состоящее из множества цветных точек (пикселей).
Её размер определяется количеством пикселей в строке и количеством таких строк. Общее количество пикселей в фотографии рассчитывают как произведение количества строк на количество пикселей в строке и указывают в мегапикселях (миллионах пикселей).
Размер цифровой фотографии определяет качество (детализацию) изображения и размер файла.
Slide #24
Обработка цифровых фотографий
Кадрирование – операция, позволяющая «вырезать» из исходного изображения его прямоугольную часть
Коррекция – изменение характеристик изображения, позволяющее добиться нужного качества
Удаление нежелательных объектов или «следов» времени на фотографии
Прозрачный фон,
замена фона
Slide #25
Самое главное
Компьютерная графика – широкое понятие, обозначающее:
область деятельности, в которой компьютеры используются как инструменты создания и обработки графических объектов;
разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютера.
По способу создания можно выделить следующие классы объектов компьютерной графики: двумерные изображения (растровые, векторные, фрактальные), трёхмерные изображения, анимацию.
Графический формат – это способ записи графической информации. Графические форматы делятся на векторные и растровые. Большинство графических форматов реализуют сжатие данных (одни – с потерями, другие – без).
Slide #26
Самое главное
Физический размер изображения определяет размер рисунка по вертикали (высота) и горизонтали (ширина) и может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах).
При работе с объектами компьютерной графики приходится иметь дело с разрешением экрана, разрешением изображения и разрешением печатающего устройства.
Неоспоримыми достоинствами цифровой фотографии являются: простота процесса съёмки и оперативность получения конечного результата; простота создания панорам и спецэффектов; возможность обработки сделанных фотографий средствами компьютерной графики; простота встраивания фотографий во всевозможные цифровые материалы; возможность передачи фотографий по телекоммуникационным сетям или размещения в Интернете.
Slide #27
Информационные источники
http://www.nice-places.com/data/articles/gallery/677/10422.jpg
http://headinsider.net/wp-content/uploads/2016/03/21-1.jpg
http://s1.iconbird.com/ico/0912/My7icons/w512h5121347801471PicturesNikon.png
http://pngimg.com/upload/scanner_PNG11373.png
http://domznaniy.ru/uploads/posts/2011-12/1324544292_cin21_66.jpg
http://photoshopworld.ru/publications/11/
http://img-8.photosight.ru/bae/3809251_large.jpg
http://vest-news.org/files/thumbs/900x500/files/article_images/2013/08/29/53066_9651.jpg
http://1.bp.blogspot.com/-7UtOrm7GOwE/Tc_iRgu3MlI/AAAAAAAABnc/TdnO9St98LE/s1600/skyscraper_5.jpg
http://vamotkrytka.ru/photo/135-0-39143
http://www.easyicon.net/language.en/iconsearch/image%20placeholder/18/?color=brown
http://iconizer.net/ru/search/No-license-filtering/96-512/19/ico%20game
http://s1.1zoom.ru/big3/917/403317-svetik.jpg
http://www.mediafire.com/file/rk24e5lq291z9eb/chameleon-vector.zip
http://www.moddb.com/groups/blender-artist/images/blender-3d8
http://jeb3d.blogspot.ru/2011/02/3d-modelling-topology-facial-anatomy.html
http://lenina51.mypage.ru/?page=11
http://komotoz.ru/gifki/cvety.php
http://blogrider.ru/blogs/156870/posts/id/6356377/gifki_na_prozrachnom_fone_sobaki.php
http://www.1001freedownloads.com/free-icon/resolution-active-icon
http://pngimg.com/upload/printer_PNG7754.png
http://cs625817.vk.me/v625817611/34b5/HCH6B8HnO30.jpg
http://dreempics.com/img/picture/Mar/25/3bffe09f58d2c8685b9c3990d57e6119/2.jpg
http://static.ow.ly/photos/original/eR6wG.jpg
