Конспект лекций по данной дисциплине. Основное назначение содействие студенту в подготовке к зачёту

Материалы к лекциям по курсу «Графические средства в АИС»
Данная информация является справочной и не заменяет конспект лекций по данной дисциплине. Основное назначение – содействие студенту в подготовке к зачёту.

1 Введение в курс 3

1.1 Основные понятия компьютерной графики 3

1.2 Сферы применения и типы компьютерной графики 5

1.2.1 Деловая графика 6

1.2.2 Научная графика 7

1.2.3 Конструкторская (инженерная) графика 7

1.2.4 Иллюстративная графика 8

2 Растровая и векторная графика 8

2.1 Классификация компьютерной графики по способу представления изображения 8

2.2 Растровая графика 9

2.3 Векторная графика 9

2.4 Фрактальная графика 11

2.5 Принципы представления изображения 11

2.6 Пиксели и координаты 13

2.6.1 Физические пиксели 13

2.6.2 Логические пиксели 13

2.6.3 Пиксельная глубина и устройства отображения 14

3 Системы цветов компьютерной графики 14

3.1 Цветовые модели 14

3.1.1 Цветовая модель RGB 14

3.1.2 Цветовая модель CMYK 15

3.1.3 Цветовая модель HSB 17

3.1.4 Цветовая модель СIЕ L*a*b 18

3.1.5 Серая шкала 19

3.2 Цветовая палитра 19

4 Применение иллюстративной графики 20

4.1 Общие положения 20

4.2 Дизайн и фирменный стиль 21

4.2.1 Создание логотипа 22

4.2.2 Способы изготовления логотипов 26

4.2.3 Использование логотипов 28

5 Применение конструкторской графики и САПР 32

6 Форматы файлов хранения графических изображений 37

6.1 Форматы графических файлов 37

6.2 Растровые форматы 38

6.2.1 Описание формата BMP (DIB) 38

6.2.2 Описание формата JPEG - Joint Photographic Experts Group 40

6.2.3 Описание форматов TIFF и TIF 41

6.2.4 Описание формата PCX 41

6.2.5 Описание формата GIF 42

6.2.6 Обзор других графических форматов 42

6.3 Организация растровых файлов 44

6.3.1 Заголовок 45

6.3.2 Идентификатор файла 46

6.3.3 Версия файла 46

6.3.4 Информация, описывающая изображение 47

6.3.5 Тип сжатия 47

6.3.6 Координаты изображения 47

6.3.7 Неиспользуемое пространство 48

6.4 Форматы векторной графики 49

6.4.1 AI (Adobe Illustrator Document) 49

6.4.2 CDR (CorelDRAW Document) 50

6.4.3 WMF (Windows Metafile) 50

6.4.4 PDF (Portable Document Format) 50

6.5 Организация векторных файлов 50

6.5.1 Заголовок 51

6.5.2 Векторные данные 51

6.5.3 Маркер конца раздела данных 52

6.5.4 Палитры и цветовая информация 53

6.5.5 Атрибуты заполнения и цветовые атрибуты 53

6.5.6 Градиентные заполнения 53

6.5.7 Концовка 54

6.6 Преобразование файлов 54

7 Трёхмерная компьютерная графика и анимация 54

7.1 Трёхмерная графика 54

7.1.1 Проецирование трехмерных объектов 55

7.1.2 Виды проекций 56

7.2 Компьютерная анимация 57

7.2.1 Принципы анимации 57

7.2.2 Растровая анимация 58

7.2.3 Механизм анимации 58

7.2.4 Объёмная 3D-анимация 59

8 Применение деловой и демонстрационной графики 59

8.1 Деловая графика 59

8.2 Системы работы с текстовыми документами 59

8.3 Демонстрационная графика 61

9 Применение графических средств для web-дизайна 62

9.1 Современное web-приложение и его стиль 62

9.2 Особенности языка создания сценариев HTML 62

9.2.1 Тэги, HTML документ 62

9.2.2 Выделение текста - физические и логические стили 63

9.2.3 Форматирование текста 64

9.2.4 Ссылки 64

9.2.5 Рисунки 65

9.2.6 Цвет фона и текста, шрифты 65

9.3 Скрипы 66

9.4 Графика для web-страницы в программе Ulead GIF Animator 67

9.5 Основные приёмы для организации web-страницы 68

9.5.1 Изображения-карты (image maps) 68

9.5.2 Создание мигающего текста 69

9.5.3 Создание бегущей строки. 69

9.5.4 Плавающие окна 69

9.6 Приложение Windows из пакета MS Office – MS FrontPage 69

10 Графические средства систем программирования 71

10.1 Оформление приложений 71

10.1.1 Работа с элементами управления 72

10.1.2 Рисование на канве 73

10.1.3 Работа с меню 78

1Введение в курс

1.1Основные понятия компьютерной графики

Графика – в традиционном представлении, результат визуального представления реального или воображаемого объекта, получаемый традиционными методами, рисованием или печатанием художественных образов.

Компьютерная графика – графика, включающая любые данные, предназначенные для отображения на устройстве вывода. В компьютерной графике различают понятия создание и визуализация изображения. В компьютерной графике выполнение работы иногда отделено от её графического представления. Одним из способов завершения компьютерно-графического процесса является виртуальный вывод, т.е. вывод файла на запоминающее устройство. Данные, которые были выведены в файл, могут быть впоследствии восстановлены и использованы для графического представления данных. Изображением считается визуальное представление реального объекта, зафиксированного человеком с помощью некоторого механического, электронного, фотографического процесса. В компьютерной графике изображением считается объект, воспринимаемый устройством вывода.

Интерактивная компьютерная графика – это способность компьютерной системы создавать графику и одновременно вести диалог с пользователем.

САПР используется во всех областях жизни, таких как машиностроение, электроника и т.д.

Геоинформационные системы (ГИС) – разновидность системы компьютерной графики. Они позволяют выполнять ввод и редактирование объектов с учетом их расположения на поверхности земли.

Цифровое изображение – изображение, созданное с использованием компьютерной программы – графического редактора. Его можно создать сканером или цифровым фотоаппаратом, а затем отредактировать графическим редактором.

Графический формат – это способ записи данных, описывающих графическое изображение. Они разработаны для эффективной и логичной организации и сохранения графических данных в файле. Почти каждая прикладная программа создает и сохраняет некоторые виды графических данных. Сейчас многие программы поддерживают смешанные форматы, что позволяет включать растровые, векторные и текстовые данные друг в друга.

Графические файлы – это файлы, в которых хранятся любые типы графических данных, предназначенных для последующей визуализации. Способы организации этих файлов называется графическим форматами. После записи в файл, изображение перестало быть изображением, оно превратилось в данные, причем их формат может быть изменён. Формат электронных таблиц и текстовый могут быть использованы для хранения графических данных, но графическими они не являются.

Графические данные делят на 2 класса: 1) векторные

2) растровые

Векторные данные используются для представления прямых, прямоугольников и кривых и любых других объектов, которые могут быть созданы на их основе с помощью определения в численном виде ключевых точек. Программа воспроизводит линии посредством соединения ключевых точек. С векторными данными всегда связаны информация об атрибутах и набор соглашений. Соглашения могут быть заданы как явно, так и неявно, но они программно зависимы.

В компьютерной графике термин вектор используется для обозначения части линий и задается конечным набором точек.

Растровые данные – набор числовых значений, определяющих цвета отдельных пикселей.

Пиксели – цветовые точки, расположенные на правильной сетке и формирующие образ. Техническим растром является массив числовых значений, задающих цвета отдельных пикселей при отображении образа на отдельном устройстве вывода. Для обозначения числового значения в растровых данных, соответствующих цвету пикселя в изображении на устройствах вывода используется термин пиксельное значение. Термин bitmap используется для обозначения массива пикселей, независимо от типа, а термин битовая глубина используется для указания размеров этих пикселей, выраженных в битах или байтах.

Разрешение экрана – это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Разрешение принтера – это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения — это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.

Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

1.2Сферы применения и типы компьютерной графики

Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования ПК.

Понятие компьютерной графики обширно – от алгоритмов, рисующих причудливые узоры до программ, имитирующих инструменты художника. Т.е. компьютерная графика – сложный комплекс, который условно можно разделить на несколько направлений:

1) двухмерная графика. Можно выделить три направления:

а) растровая (bitmap или raster);

б) векторная (vector или draw);

в) фрактальная; далее об этих направлениях подробно;

2) полиграфия – сложное направление, требующее наибольшей широты знаний. Сюда относятся программы вёрстки, соединяющие текстовую и графическую информацию. Представители этого класса – Adobe PageMaker, QuarkXPress;

3) мультимедиа – область КГ, связанная с созданием презентаций, интерактивных энциклопедий, справочных систем, обучающих программ и интерфейсов к ним. Программа MS PowerPoint;

4) Web-дизайн – направление возникло в связи с развитием глобальных сетей. Наиболее бурно развивающаяся область применения КГ. Особенности – ограничения по размеру файлов для уменьшения времени передачи информации (время – деньги) при сохранении качества изображения. обычно применяют jpg-формат для фотографий и gif-формат для векторных изображений и "плашек";

5) 3D-графика и компьютерная анимация – создание искусственных предметов и персонажей, их анимация. требует мощных ресурсов. Область применения – компьютерные игры, TV-реклама, архитекту-ра и дизайн;

6) САПР и деловая графика – векторные программы для различных сфер человеческой деятель-ности; проектирование различных технических объектов от микросхем до самолетов, архитектура, медици-на. Лидер в этом направлении фирма AutoCAD;

7) Видеомонтаж – манипулирует с живыми картинками. Главные области применения – спецэффекты в кино и подготовка TV-передач. Типичный представитель Adobe Premier.

К любому типу программного обеспечения всегда предъявляются какие-то минимальные требова-ния, которыми должен обладать самый простой представитель этого типа. Не являются исключением и графические редакторы. Минимальные требования к ним:

1) наличие инструментов для рисования на компьютере;

2) библиотека готовых изображений;

3) набор шрифтов;

4) набор спецэффектов;

5) совместимость с другими программами.

Существует множество подходов к классификации КГ. Рассмотрим наиболее распространённый из них – классификацию КГ на иллюстративную, конструкторскую, научную и деловую графику.

1.2.1Деловая графика

Графические представления расчетных и статистических данных удобно представлять в виде схем, диаграмм, гистограмм и графиков. Различают следующие виды деловой графики:

гистограмма – группа столбцов, пропорциональных по высоте определенным числовым значениям;
круговая диаграмма – секторы круга, углы которых пропорциональны элементам данных;
линейный график – отображение исходных величин в виде точек, соединенных отрезками прямых линий;
временная диаграмма – последовательность операций или процессов определенной длительности (измерение динамических процессов);
структурная схема – представление сложных объектов в виде дерева или графа;
круговая гистограмма – представление относительных величин объектов, которым на изображении сопоставляются размеры и расположение кругов в прямоугольной системе координат.

Деловая графика обычно применяется для наглядного представления числовой информации с целью более скорого и качественного её восприятия. Она применяется в презентациях, отчётах, отчасти, в рекламе. Это самый простой и распространённый вид КГ.

Программные средства деловой графики – это, например, встроенные в MS Office диаграммы.

1.2.2Научная графика

Компьютерная графика представляет значительный интерес для научных исследований. В частности, она выступает как средство формирования научной документации с использованием специальной нотации – математических знаков, индексов, шрифтов и т.п. В последнее время ученые чаще стали обращаться к имитационному моделированию на компьютере, позволяющему воссоздать в видимой форме то, что иногда в принципе нельзя увидеть глазами: распределение поля температур на поверхности другой планеты, напряжений внутри слитка металла, строения сложной органической молекулы и т.д.

В числе элементов научной графики выделяют:

средства для построения и отображения формул на экране;
средства построения сложных распределений и графиков;
средства моделирования: имитационного, структурного и т.д.

В силу разнообразия видов научного познания, количество программных средств, использующих научную графику очень широк, но они менее известны. Отметим такие средства как элемент MS Office – Microsoft Equation и семейство Case-средств, таких как BPwin, Rational Rose, ARIS.

В отличие от других видов КГ этот вид мы не будем рассматривать подробно, поскольку его применение более связано с работой учёных, а вы обучаетесь на инженерной специальности.

1.2.3Конструкторская (инженерная) графика

Компьютеризацию чертежных и конструкторских работ проводят давно и в настоящее время используют различные системы автоматизации проектных работ (САПР). Существует два класса таких систем: универсальные чертежные САПРы (Cad-системы) и специализированные под определенную предметную область (Cam-системы).

Целью конструкторской графики является наиболее точное представление чертежа объекта в памяти компьютера. При этом большее внимание уделяется соответствию этого объекта требованиям ГОСТов, чем красоте и эффектности отображения объекта.

Набор программных средств, поддерживающих конструкторскую графику достаточно широк. Основные представители: AutoCAD, Компас, Solid Edge, Unigraphics и др.

1.2.4Иллюстративная графика

Для создания красивых и эффектных виртуальных объектов используется иллюстративная графика. В отличие от всех иных видов КГ, использующихся для представления информации об объекте в виде диаграмм или графиков, формул или моделей, чертежей или схем, иллюстративная графика используется сама по себе. С её помощью создают или редактируют изображения на экране компьютера, поэтому её часто отождествляют с понятием компьютерной графики.

Сфера применения иллюстративной графики очень широкая. В неё входит:

создание рекламной продукции, разработка логотипов;
полиграфия и печатное дело;
компьютерный дизайн программ;
web-дизайн компьютерных сайтов;
обработка фотографий и текстов;
создание анимации;
создание компьютерных игр;
компьютерное творчество.

Перечисление всех известных программ, предназначенных для решения задач иллюстративной графики, займёт несколько страниц, поэтому отметим только самые распространённые: Adobe Photoshop, Adobe illustrator, Corel Draw, 3D Max.
следующая страница >>