Информатика

Урок 5: Обработка графики

Обработка графической информации

Представляя компьютер или смартфон, человек видит в воображении монитор с яркими картинками. Красочные обои, захватывающие презентации, семейные фотографии – без графических изображений не обойтись. А как создается тот или иной рисунок, какие виды и форматы есть, и другие секреты мы узнаем сегодня, приоткроем завесу тайн, который хранит персональный компьютер.

Обложка урока взята с источника.

План урока:

Графические объекты и компьютер

Виды графических объектов

Сравнительная характеристика основных видов компьютерной графики

Цветовые модели

Графические редакторы

Форматы изображений

 

Графические объекты и компьютер

Чтобы узнать тему урока, решим ребус:

1 obrabotka grafiki

Начнем с определений. Компьютерная графика – раздел информатики, который изучает все, что связано с изображениями и ПК. Это создание, изменение и другие операции, которые каждый из пользователей может сделать.

2 obrabotka grafiki
Источник

К графическим объектам, с которыми работают на компьютере, относятся рисунки, чертежи, фото, другие изображения.

 

Компьютерная графика, сферы использования

Области применения компьютерной графики:

  • графический интерфейс пользователя.

Чтобы на себе проверить удобство и пользу от графических инструментов, нужно мысленно сравнить два способа взаимодействия с ПК. Это ввод шаблонных команд на английском языке на черном или синем экране или работа с современной ОС;

  • спецэффекты, применяемые на телевидении и в кинематографе.

Достаточно сравнить фантастический фильм, созданный в 1960 и 2020, чтобы осознать всю силу и возможности современных компьютеров;

  • цифровое ТВ, Интернет серфинг (переход по ссылкам из одной страницы на другие), видеоконференции.

Возможности техники с каждым днем растут,а общение с людьми из разных точек планеты становится все ближе, живее;

  • обработка фотографий, сделанных цифровыми или пленочными фотоаппаратами.

Улучшение изображения, детализация, удаление дефектов, улучшение картинок (часто используемое для фото, которые выставляются в социальных сетях), восстановление старинных портретов и пейзажей – все это может сделать даже школьник, при этом потратив на все несколько минут. Появляются новые операции, которые можно выполнять с изображениями. Они автоматизируется и вместо кропотливой работы достаточно нажать одну кнопку, чтобы запустить процесс;

  • компьютерные игры, виртуальная реальность.

Невероятное качество героев, миры, которые кажутся реальнее настоящей жизни – лишь малая часть возможностей, которые нам дарит цифровая графика.

Но не стоит думать, что компьютерная графика это лишь красиво и весело.

Работа на ПК с изображениями незаменима во многих отраслях:

  • в медицине позволяет «просмотреть» человека насквозь и воссоздать его тело на компьютере (КТ, МРТ);
  • в науке без создания графических моделей строения микро- и макроструктур невозможно представить и увидеть большинство процессов;
  • в дизайне компьютерная графика позволяет увидеть,как будут выглядеть дома, целые районы, самолеты или космические корабли еще до постройки.

Это лишь часть направлений, где без компьютерной графики не обойтись. Сюда же входит реклама, мультимедиа, выпуск журналов и газет, научная демонстрация динамики экономических показателей. Распространенность и востребованность операций над компьютерными картинками настолько высока, что работа программистов на 90% состоит из создания графических объектов.

 

Виды графических изображений

3 obrabotka grafiki
Источник

Основные виды компьютерной графики:

  • векторные;
  • растровые;
  • фрактальные;
  • трехмерные.

Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, но все они нужны для целей, которые описаны ниже.

 

Растровые изображения

4 obrabotka grafiki
Источник

Объекты, созданные этой технологией, представляют собой мозаику из сотен тысяч крохотных цветных точек (пикселей). Также они напоминают вышивку крестиком. При большом увеличении картинки каждый пиксель выглядит как квадратик, а при отдалении – появляется изображение, которое поражает количеством оттенков и переходов.

5 obrabotka grafiki
Источник

Создавая рисунок подобной техникой, человек задает компьютеру координаты каждого пикселя и его цвет. Но пользователь этого не замечает, он просто пользуется инструментами графических приложений, которые имитируют карандаш или кисточку. А ПК запоминает заданные данные, а во время открытия документа снова делает «мозаику» по памяти.

Оттенки занимают конкретное количество бит:

  • черно-белые – по 1 биту на пиксель;
  • полутона – по 8;
  • цветные – по 24 (32).

Этим и обусловлен большой размер растровых изображений, ведь ПК хранит данные каждой точки рисунка. Это объясняет красоту подобных картинок, ведь для их создания используются сотни тысяч пикселей. Для ребуса в начале урока использовали 958*235=225 130.

Размер изображения зависит от количества и параметров точек.Чем больше цветных переходов используется, тем массивнее рисунок. Чем подробнее, детальнее картинка, тем меньше размер точки, а их количество, соответственно, больше.

6 obrabotka grafiki

Еще одним важным параметром является разрешение монитора – сколько максимально пикселей может поместиться на экране.

Полезно! Если взять небольшой растровый рисунок и увеличить его масштаб, точки станут большими, их станет видно, а сама картинка будет похожа на мозаику или вообще непонятная комбинация квадратиков.

Пример исходной картинки и ее участок с огромным увеличением:

7 obrabotka grafiki
Источник

Если же высококачественное изображение сильно уменьшить, например, для показа на устаревшей модели монитора, то точки будут сливаться, при этом мелкие детали исчезнут, а общий вид станет нечетким.

Итак, растровое изображение при изменении масштаба теряет качество.

Такие рисунки нельзя разделить на слои, они цельные, можно лишь выделить участки при помощи специальных инструментов в графических редакторах (лассо, волшебная палочка).

Если сравнивать растровую технику с некомпьютерными способами создания изображений, то она подобна фотографии и живописи.

Самые распространённые приложения для работы с растром: Paint, Adobe Photo Shop, Microsoft Photo Editor, Micrograph Picture Publisher, Fractal Design Painter.

В этих программах восстанавливают старые фотографии, улучшают селфи или фото для соцсетей, создают различных коллажей, корректируют сканированные объекты.

 

Свойства растровой графики

Чтобы описать подобный художественный объект, используют следующие характеристики:

  • размер изображения – ширина и размер;
  • разрешение – количество точек/пикселей на единицу длины;
  • глубина цвета – количество битов, используемых для кодировки цвета одного пикселя.

Понимание этих параметров позволяет представить, какого качества будет изображение, сколько оно займет памяти, можно ли его отправить по e-mail.

 

Векторная графика

Почетное место занимает технология создания графических объектов при помощи простейших геометрических фигур (точек, линий, прямоугольников, окружностей и др.).

Компьютер запоминает математические формулы определенных фигур, их координаты и рисует, когда ему нужно воспроизвести (открыть) такую картинку. Этим обусловлено основное достоинство векторной графики – компактный размер объектов, ведь ПК запоминает только координаты начала и окончания фигур.

Объем объекта зависит не от размера готовой картинки, а только от его «многослойности», точнее,числа фигур, количества оттенков, заливки и прочего. Параметр «разрешение» не применяется для файлов векторной техники. Аналогичная картинка, созданная векторным способом, займет в 10-1000 раз меньше памяти, чем созданная растровым способом.

8 obrabotka grafiki
Источник

Простейший элемент в данной технике – линия, чем и обусловлен небольшой размер создаваемых объектов. Она имеет определенные свойства: длина, кривизна, толщина, способ начертания (пунктир, сплошная). Если линия замыкается, то появляется заполнение конечного объекта. Характеристики могут включать текстуру, цвет линии, заливки. На концах незамкнутой линии находятся точки (узлы). Все остальные фигуры создаются из линий.

9 obrabotka grafiki
Источник

Векторные картинки не теряют в качестве, если изменять их размер. Масштаб меняется в процессе изменения параметров в математических формулах, фактически умножая или деля на нужный коэффициент.

10 obrabotka grafiki

Компьютер словно создает аппликацию, рисуя и накладывая одну фигуру на другую. Векторные объекты широко применяются для ситуаций, когда важны четкие контуры, конкретная фигурка без особых деталей, небольшой размер и возможность воспроизводить файл на большинстве печатающих устройств или мониторов: при создании логотипов, создании схем и чертежей, рисовании карт.

Векторную картинку легко разделить на слои, которые можно изменять, независимо от остальных, в отличие от растровой:

11 obrabotka grafiki
Источник

Особенности векторных картинок – не настолько реалистичны, простые, схематичные, ближе к рисункам, чем к фото. Аналогами из реальной жизни являются слайды мультипликационных фильмов.

 

Фрактальная графика

Данная техника позволяет создавать изображение, используя подобные элементы. Компьютер для построения таких объектов использует либо особый алгоритм, или же автоматическую генерацию.

Фрактальные рисунки применяют для создания абстрактных картин, дизайна для компьютерных игр.

Компьютер хранит в памяти только алгоритмы и формулы исходных фигур, поэтому, размер таких объектов будет меньшим, чем выполненные растровой или векторной техникой.

12 obrabotka grafiki
Источник Рисунок, выполненный вручную

13 obrabotka grafiki
Источник Картина, выполненная с помощью ПК

Интересно. В природе также встречаются примеры фракталов:

14 obrabotka grafiki
Источник

Это лишь крохотная часть природных шедевров, подобного много вокруг (срез краснокочанной капусты, хвост павлина, легкие, снежинки, цветы и листья).

Данную технику используют художники, математики, психологи.

Приложения, в которых можно создавать фракталы: Фрактальная вселенная 4.0 fracplanet, макрос Adobe PhotoShop.

 

Трехмерные изображения

Объемные изображения, которые просто «хочется потрогать», настолько они реалистичны. Благодаря тому, что объект прорисован максимально детально, его можно рассматривать с разных сторон.

15 obrabotka grafiki

Для придания максимальной реалистичности художник не только создают «каркас», «скелет» будущей модели, они «одевают» его виртуальными материалами, детально воссоздавая структуру материала.

16 obrabotka grafiki

Данная технология широко используется в инженерном проектировании, моделировании объектов и процессов (физических, химических), мультипликация, кинематограф, компьютерные игры.

Приложения, позволяющие создавать трехмерную графику: 3DStudio MAX 5, AutoCAD, Компас.

 

Сравнительная характеристика основных видов компьютерной графики

Чтобы оценить возможности каждой техники, их нужно сравнить друг с другом:

17 obrabotka grafiki

 

Цветовые модели

Природные цвета элементарны. Множество оттенков создано смешиванием основных цветов. Метод разбивки на элементарные составляющие и есть цветовая модель. Их существует множество, в компьютерной графике чаще всего используют RGB, CMYK, НSB. Первые два подхода представления цвета более распространены, потому что позволяют получать на экране монитора и во время печати идентичные или близкие по цветам объекты.

Цветовая модель – способ подачи различных оттенков спектра в виде цифровых характеристик определенных базовых компонентов.Выбор цветовой модели зависит от того, какие рисунки будут создаваться и на каких печатных устройствах выводить.

18 obrabotka grafiki

Пример разбивки растрового смайлика по цветовой системе RGB:

19 obrabotka grafiki
Источник

 

Графические редакторы

Специальные программы для работы с любыми видами графики – редакторы.Большинство приложений созданы для своего типа объектов, поэтому их так и классифицируют, но они почти всегда имеют вспомогательные инструменты или макросы для работы с другими типами графики.

Растровые редакторы позволяют работать с матрицей точек, используются иллюстраторами, редакторами бумажных изделий.

Самые известные редакторы, работающие с растровой графикой:

  • Adobe Photoshop — наиболее популярный коммерческий проект;
  • GIMP — самый популярный бесплатный редактор;
  • Adobe Fireworks – платное приложение с ограниченной бесплатной версией;
  • Corel Photo-Paint – редактор, позволяющий работать с минимальным функционалом бесплатно или платно – с полным;
  • Corel Painter – бесплатное приложение с платной версией с большим функционалом. Позволяет создавать картины с чистого листа, то есть рисовать.
  • Microsoft Paint – приложение, входящее в пакет программ Microsoft.
  • Microsoft Photo Editor – специализированный фоторедактор.

Объекты сохраняются в таких форматах, которые позволяют сохранить качество при сжатии (JPEG, GIF, PNG, TIFF), поддерживают сжатие (RLE) или есть «попиксельным» описанием рисунка (BMP).

Векторные редакторы используют художники и дизайнеры во всех сферах, начиная от рисования мультфильмов и заканчивая публикациями финансовых отчетов.

Приложения для работы с графикой векторного типа:

  • Corel Draw;
  • AutoCAD;
  • Adobe Illustrator;
  • Macromedia Freehand;
  • Fractal Design Expression

Незаменимы для создания логотипов, чертежей, эмблем, простых рисунков для приложений и мультфильмов для самых маленьких и много другого

Несмотря на огромное количество графических редакторов, у них у всех есть много общего. Первое – основные функции. Они позволяют выполнить ввод, обработку, сохранение и различными способами видоизменение изображений.

Второе – у них типовой интерфейс. Каждый редактор обладает палитрой, некоторыми общими инструментами (выделить, кисть, валик, выбор цветов) и подобными командами меню (манипуляции с файлом в целом, правка самих графических объектов).

Палитра основных графических редакторов:

20 obrabotka grafiki

Огромное количество обучающих материалов, демонстрационных роликов в you-tube позволяет с легкостью освоить азы любого графического редактора и самостоятельно создавать коллажи, видеоролики, облагораживать старые фото или улучшать селфи.

 

Форматы изображений

Создавая или редактируя изображение в одном их редакторов, пользователь сохраняет файл, а программа предложит свой формат или же варианты на выбор (преобразовать формат).

Часто встречаемые графические форматы плюс приложения, позволяющие с ними работать:

21 obrabotka grafiki

Краткие характеристики основных графических форматов:

22 obrabotka grafiki

 

Задание:

Нужно сохранить рисунок в любом из графических редакторов. Скопировать и вставить рядом с оригиналом, уменьшив ее, сделав несколько матрёшек в ряд:

23 obrabotka grafiki

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Укажите, какой тип рисунка подойдет для картины, на которой изображено многократное повторение одной фигуры:
1Растровый
2Векторный
3Фрактальный
4Трехмерный
Ответить
3
Вопрос: 2
Где ВСЕГДА используется компьютерная графика:
1При работе с любыми картинками, фотографиями
2Во время работы с текстом
3При создании аудиофайлов
4Для съемок фильмов
Ответить
1
Вопрос: 3
Выберите список профессий, работу которых существенно облегчит использование графики на ПК:
1Дизайнер, аниматор, мультипликатор, редактор
2Писатель, музыкант, няня, водитель
3Ученый, учитель, программист, фотограф
Ответить
1
Вопрос: 4
Назовите малейшие элементы векторной графики:
1Простейшие геометрические фигуры
2Точка/квадратик/пиксель
3Однотипные фигуры
Ответить
1
Вопрос: 5
Назовите малейшие элементы растровой графики:
1Простейшие геометрические фигуры
2Точка/квадратик/пиксель
3Однотипные фигуры
Ответить
2
Вопрос: 6
Назовите малейшие элементы фрактальной графики:
1Простейшие геометрические фигуры
2Точка/квадратик/пиксель
3Однотипные фигуры
Ответить
3
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Укажите, какой тип рисунка подойдет для картины, на которой изображено многократное повторение одной фигуры:
1) Растровый 2) Векторный 3) Фрактальный 4) Трехмерный
2 вопрос:

Где ВСЕГДА используется компьютерная графика:
1) При работе с любыми картинками, фотографиями 2) Во время работы с текстом 3) При создании аудиофайлов 4) Для съемок фильмов
3 вопрос:

Выберите список профессий, работу которых существенно облегчит использование графики на ПК:
1) Дизайнер, аниматор, мультипликатор, редактор 2) Писатель, музыкант, няня, водитель 3) Ученый, учитель, программист, фотограф
4 вопрос:

Назовите малейшие элементы векторной графики:
1) Простейшие геометрические фигуры 2) Точка/квадратик/пиксель 3) Однотипные фигуры
5 вопрос:

Назовите малейшие элементы растровой графики:
1) Простейшие геометрические фигуры 2) Точка/квадратик/пиксель 3) Однотипные фигуры
6 вопрос:

Назовите малейшие элементы фрактальной графики:
1) Простейшие геометрические фигуры 2) Точка/квадратик/пиксель 3) Однотипные фигуры
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Фрактальный
2 вопрос: При работе с любыми картинками, фотографиями
3 вопрос: Дизайнер, аниматор, мультипликатор, редактор
4 вопрос: Простейшие геометрические фигуры
5 вопрос: Точка/квадратик/пиксель
6 вопрос: Однотипные фигуры