Введение в компьютерную графику

Компьютерная графика
Введение в
компьютерную
графику
Области применения
компьютерной
графики
Художественная
и рекламная
графика
Мультимедиа
Видеосистема
персонального
компьютера
Графический
монитор
Видеоконтроллёр
Кодирование
графических
изображений
Графические
редакторы
Кодирование
цветного
изображения
Интерфейс
графического
редактора
Два принципа
представления
изображения
Режимы работы
графического
редактора
Особенности растровой и
векторной графики
Возможности
графических
редакторов
Введение в
компьютерную графику
Раздел информатики, в котором разрабатываются, и
используются методы получения графических изображений
с помощью ЭВМ, называется «Компьютерная графика»
Этапы развития компьютерной
графики
• Псевдографическая печать на
знаковом печатном устройстве в
виде мозаики из символов
• Вывод графических изображений
(графиков, диаграмм, чертежей) на
бумагу с помощью плоттера
• Использование графических
дисплеев, графической печати на
цветных принтерах, графических
пакетов общего назначения
Области применения компьютерной
графики
• Научная графика
•Деловая графика
• Конструкторская графика
• Иллюстративная графика
• Художественная и рекламная графика
- трёхмерные реалистические
изображения
- компьютерная анимация
- мультимедиа
Области применения
компьютерной графики
Научная графика
• Визуализация объектов научных
исследований и результатов вычислительных
экспериментов
• Графическая обработка результатов расчётов
Деловая графика
• Визуализация цифровых
отчётных данных
Конструкторская графика
-Элемент системы автоматизированного проектирования
Назначение:
• подготовка чертежей в процессе проектирования технических конструкций
(получение плоских и трёхмерных изображений)
• моделирование (графика + расчёты)
поиск оптимальной конструкции
Иллюстративная графика
Рисование с помощью
компьютера на основе
применения графических
редакторов
Художественная и рекламная графика
Создание рекламных роликов, мультфильмов,
компьютерных игр, сложных реалистических графических
изображений на основе применения мощных графических
пакетов
Художественная и рекламная
графика
Трёхмерная
реалистическая графика
Получение на экране
трёхмерных изображений
объектов
(повороты объектов,
деформации, приближения,
удаления, передачи
освещённости в
зависимости от положения
источника света, фактуры и
поверхности…)
Компьютерная
анимация
Мультимедиа
Получение движущихся
изображений на экране
(художник создаёт на
экране рисунки начального
и конечного состояний
движущегося объекта, все
промежуточные состояния
рассчитывает и изображает
компьютер)
Объединение
высококачественного
изображения на экране
компьютера (в том числе
анимацией и видеокадров) с
реалистическим звуковым
сопровождением
Графические пакеты для целей художественной и рекламной
графики требуют больших ресурсов компьютера по
быстродействию и памяти
Видеосистема персонального
компьютера
Центральный
процессор
Оперативная память
ОЗУ
ЦП
Информационная магистраль
Видеопамять
Дисплейный процессор
Видеоконтроллёр
(графический адаптер, видеокарта)
Графический монитор
Монохроматический монитор
(чёрно-белый)
луч 100 %
Растровый монитор
луч 0 %
луч 50 %
З
К
Цветной монитор
Красный
С Зелёный
Голубой
Цветной
пиксель
Электронно-лучевая трубка
• экран покрыт люминесцирующим
веществом
• электронная пушка испускает
электронный луч, который вызывает
свечение экрана
•Частота кадров при сканировании
графической сетки экрана
электронным лучом более 50 раз в
секунду (герц)
Видеоконтроллёр
Видеопамять
(электронное, энергозависимое
запоминающее устройство)
Видеопамять служит для хранения
видеоинформации – двоичного кода
изображения, выводимого на экран
дисплея (информации о состоянии
каждого пикселя графической сетки
экрана)
Дисплейный процессор
Дисплейный процессор читает
содержимое видеопамяти и, в
соответствии с ним, управляет
лучами электронной пушки
видеомонитора (выводит эту
информацию на экран дисплея)
Сканер – это устройство для ввода в память компьютера графической и текстовой
информации с листа бумаги.
Сканирование изображения
преобразование в двоичный код запись в память
компьютера
Кодирование графических
изображений
Монохромное изображение
(чёрно-белый монитор)
0
1 бит памяти
1
00
01
10
2 бита памяти
Цветное изображение
(RGB – монитор)
Палитра
(количество цветов)
Код
(пикселя)
8 цветов
16 цветов
256 цветов
более 256 цветов
16777216 цветов
3 бита
4 бита
8 битов
более 8 битов
24 бита
11
Минимальный объём видеопамяти:
длина пикселя х размер графической сетки
Кодирование цветного изображения
Восьмицветовая палитра
(на основе базовых цветов)
Шестнадцатицветная палитра
(И – бит интенсивности)
R
G
B
Цвет
И
R
G
B
0
0
0
Чёрный
0
0
0
0
Чёрный
0
0
1
Синий
0
0
0
1
Синий
0
0
1
0
Зелёный
0
1
0
Зелёный
0
0
1
1
Голубой
0
1
1
Голубой
0
1
0
0
Красный
1
0
0
Красный
0
1
0
1
Розовый
1
0
1
Розовый
0
1
1
0
Коричневый
1
1
0
Коричневый
0
1
1
1
Серый
1
1
1
Белый
1
0
0
0
Тёмно-серый
1
0
0
1
Ярко-синий
1
0
1
0
Ярко-зелёный
1
0
1
1
Ярко-голубой
1
1
0
0
Ярко-красный
1
1
0
1
Ярко-розовый
1
1
1
0
Ярко-жёлтый
1
1
1
1
Белый
K = 2b
Где K – количество
цветов
b – количество бит для
кодирования K цветов
256 цветов
8 бит (1 байт)
Цвет
Два принципа представления
изображений
Растровая графика
Растровое представление – это
совокупность кодов пикселей,
составляющих изображение
X
00000000
00100010
Векторная графика
Векторное представление – это
совокупность описаний простых
элементов (графических примитивов)
Элемент
Данные об элементе
Линия
Координаты концов
линий
Окружность
Координаты центра и
радиус
00100100
00101000
00110000
Многоугольник Координаты углов
00101000
Закр. область
00100100
Y
00100010
00000000
Граничная линия и цвет
закраски
Особенности растровой и векторной
графики
Растровая графика
Работа с реалистическими (фото)
изображениями
• Большой объём графических файлов
(требуется сжатие)
Разные форматы – разные способы
сжатия
• Искажения при изменении размеров,
вращение и других преобразований
рисунка
Векторная графика
Работа с рисунками
• Небольшие объёмы графических
файлов векторного типа
Занимают в памяти компьютера не
много места
• Векторные изображения легко
масштабируются без потери качества
При вводе изображений в компьютер с помощью сканера формируются
графические файлы растрового формата
Различие в представлении графической информации в растровом и
векторном форматах существуют лишь для графических файлов
При вводе на экран монитора любого изображения, в видеопамяти
формируется информация растрового типа
Графические редакторы
Растровые
Информация о
совокупности пикселей
графической сетки
экрана
Векторные
Описание графических
примитивов,
составляющих рисунок
Графические
файлы
Графический редактор (ГР) – это прикладная программа, предназначенная для
создания и обработки графических изображений
Аппаратные
средства
Интерфейс графического редактора
Данные
Среда
СКИ
Режим
работы
Интерфейс графического редактора
Пиктографическое меню
(набор инструментов)
• кисточка
• резинка для стирания
• валик для закраски
• линейка
•прямоугольник
• круг, эллипс
• ножницы
• ………………………………
Калибровочная шкала
(установка ширины
инструментов)
Среда графического редактора
Текстовое меню команд – набор команд для
изменения режимов работы и выполнения
операций обработки графической информации
Рабочее поле (холст) – область на экране для
ввода и редактирования графической информации
Графический курсор – световой указатель на
экране (стрелка, крестик…)
Рисование на рабочем поле производится с
помощью манипулятора (мышь, джойстик…)
Палитра (набор красок)
СКИ (система команд исполнителя):
Команды выбора и настройки инструментов, выбора цветов, масштабирование
рисунка, выполнение файловых операций и другие команды…
Режимы работы графического редактора
Рисование (режим работы с рисунком)
На рабочем столе находится изображение инструмента. Художник создаёт
рисунок, редактирует его манипулирует его фрагментами
Выбор и настройка инструмента
Курсор-указатель находится в области меню инструментов. Пользователь имеет
возможность выбрать нужный инструмент, настроить его на определённый тип и
ширину линий, орнамент закраски
Выбор рабочих цветов
Курсор находится в поле экрана с изображением цветовой палитры. Здесь можно
установить цвет фона, цвет рисунка. Некоторые графические редакторы дают
возможность пользователю изменять палитру
Работа с внешними устройствами
В этом режиме можно выполнять файловые операции (запись рисунка на диск,
считывание с диска) и вывод графического изображения на печать
Возможности графических
редакторов
 Использование произвольных красок и инструментов для
создания и редактирования графических изображений
 Возможность вырезания, склеивания и стирания любых
частей изображения
 Увеличение фрагментов изображения для обработки
мелких деталей (режим электронной линзы)
 Добавление к рисункам текста (создание объявлений,
плакатов, визитных карточек, рекламной продукции и пр.)
 Преобразование фрагментов (масштабирование,
повороты, копирование, перенос и др.)
 Хранение рисунков на внешних носителях в виде
графических файлов