Изучение компьютерной графики в основной школе
статья по изобразительному искусству (изо, 7 класс)

Изучение компьютерной графики в основной школе

Компьютерная графика – это наука, один из разделов информатики, изучающая способы формирования и обработки изображений с помощью компьютера. Компьютерная графика является одним из наиболее «молодых» направлений информатики. Работа с компьютерной графикой – одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не, только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агентствам, но часто обходятся собственными силами и доступными программными средствами. Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернета и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую "паутину" миллионы "домашних страниц". У страницы, оформленной без компьютерной графики мало шансов привлечь к себе массовое внимание [2]. Виды компьютерной графики: По способам задания изображений графику можно разделить на категории: двухмерная и трёхмерная графика. Двухмерная (2D — от англ. two dimensions — «два измерения») компьютерная графика классифицируется по типу представления 6 графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно, компьютерную графику разделяют на векторную и растровую. Хотя обособляют ещё и фрактальный тип представления изображений [8]. Растровая графика — это все изображения, которые получены с фото или видео камер, либо отсканированные. Растровая графика предназначена в основном для редактирования изображений, а не для их создания. Для работы с растровыми изображениями существует множество различных программ, но лидером является известная программа Adobe Photoshop. Растровое изображение представляет собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах (растр). Основным элементом растровой графики является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем [4]. Пример растрового изображения представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Растровое изображение Растровые изображения обладают множеством характеристик, которые должны быть фиксированы компьютером. Размеры изображения и расположение пикселей в нем - это две основные характеристики, которые файл растровых изображений должен сохранить, чтобы создать картинку. Еще одна – цвет. Например, изображение описывается конкретным 7 расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно так, как в мозаике [18]. Растровая графика наиболее выгона для использования в фотографии, так как создаёт изображения с огромным количеством деталей. Так же растровая графика позволяет создать изображение с широкой цветовой гаммой. Редактировать и создавать растровые изображения проще, так как инструменты и механизмы их создания более просты в использовании и более распространены, чем у векторной графики. Но растровые изображения занимают большой объем памяти. В зависимости от того, сколько пикселей содержит картинка. Чем больше пикселей содержит изображение, тем больше памяти она займёт. Ещё одним минусом растровых изображений является невозможность масштабирования картинки без потери качества. Если уменьшить изображение, то возникает проблема заменить большее количество пикселей на меньшее (при уменьшении), или меньшего на большее (при увеличении). Исходя из этого, изображение теряет в качестве и искажается, так как исходными данными являются только описания набора пикселей. BMP, GIF, ICO, JPEG, PNG, PSD, TIFF – наиболее часто используемые форматы хранения растровых файлов. Для создания и редактирования растровых изображений существуют такие графические редакторы, как: • Adobe Photoshop; • Adobe Photoshop Lightroom; • GIMP; • Krita; • Paint.NET. 8 Векторная графика — способ представления объектов и изображений в компьютерной графике, основанный на математическом описании элементарных геометрических объектов, обычно называемых примитивами, таких как: точки, линии, сплайны, кривые Безье, круги и окружности, многоугольники [16]. Пример векторного изображения представлен на рисунке 2.

 Рис. 2. Векторное изображение Основой векторной графики является принцип, согласно которому любой контур задаётся с использованием опорных точек. При этом всё пространство рабочей среды представляет собой систему координат. Каждая фигура в такой области описывается посредством координат опорных точек, которые соединяются между собой при помощи отрезков. Кроме того, такие рабочие пространства внутри также характеризуются заливкой, а именно цветом и градиентом. То есть любые элементы изображения представляют собой в первую очередь математические формулы [3]. Поскольку векторная графика описывает геометрические объекты с помощью математических формул, то изображение можно увеличивать без потери качества. Математическое описание векторного рисунка позволяет изображению оставаться прежним, так как подвергаются изменениям лишь значения некоторых переменных. Существует метод копирования 9 ближайшего пикселя, который называется Nearest Neighbour (ближайший сосед). Данный алгоритм заменяет один пиксель несколькими пикселями того же цвета. Так же, программа Adobe Photoshop, которая имеет некоторые векторные инструменты, позволяет масштабировать изображение с помощью бикубической и билинейной интерполяции без потери качества изображения. Пиксель получает определенный цвет путем вычисления кодов близлежащих пикселей. Пример изменения размера изображения с помощью интерполяции цифрового изображения представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Интерполяция цифрового изображения AutoCAD, AI, CDR, CGM, DWG, DXF, EMF, EPS, FH7, PCT, SVG, WMF, WPG – наиболее часто используемые форматы хранения векторных файлов. Для создания и редактирования векторных изображений существуют такие графические редакторы, как: • Adobe Illustrator; • Adobe Photoshop; • Gravit; • Inkscape.

Трёхмерная графика – это особый вид компьютерной графики – комплекс методов и инструментов, применяемых для создания изображений трёхмерных объектов [18]. Пример трёхмерного изображения представлен на рисунке 5

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. В компьютерной графике используется три вида матриц: • матрица поворота; • матрица сдвига; • матрица масштабирования

Рис. 5. Трёхмерная модель В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. В компьютерной графике используется три вида матриц: • матрица поворота; • матрица сдвига; • матрица масштабирования.

Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного [12]. 3D - моделирование, с помощью программных средств, создаёт визуальный моделируемый объект на компьютере. Моделью может служить любой объект окружающего мира, например модель самолета, здания, детали, корпусной мебели и т.д. Ещё моделирование используется для составления сложных чертежей, например в ракетостроении. Так же модель может быть абсолютно абстрактной, например компьютерное приложение. Процесс моделирования направлен на создание визуального образца моделируемого объекта-оригинала. 3D изображение можно легко отличить от двухмерного. С помощью программных средств, трёхмерная модель представляется с четырех разных ракурсов (рисунок 5). Трёхмерная графика позволяет визуализировать модели в таких областях как инженерное проектирование, индустрия компьютерных игр, компьютерное моделирование физических объектов, дизайн интерьеров, кинематография, архитектура и т.д. 3DS, DXF, PRJ, SHP – наиболее часто используемые форматы хранения трёхмерных файлов. Для создания и редактирования трёхмерных изображений существуют такие графические редакторы, как: • 3D Studio MAX; • Blender; • Google SketchUp Make.