Главное меню  

   

Авторизация  

   
   
Хостинг в Украине
   


44%United States United States
38.8%Russian Federation Russian Federation
6.8%Canada Canada
4.5%Ukraine Ukraine
1.3%Romania Romania
0.5%Belarus Belarus
0.4%China China
0.4%United Kingdom United Kingdom
0.2%Kazakhstan Kazakhstan
0.2%Germany Germany

Сегодня: 28
Вчера: 34
На этой неделе: 28
На прошлой неделе: 319
В этом месяце: 573
В прошлом месяце: 4783
Всего: 9692


   

блог админа

Записи

  • Главная
    Главная Страница отображения всех блогов сайта
  • Категории
    Категории Страница отображения списка категорий системы блогов сайта.

Урок №14. Компьютерная графика. Технические средства компьютерной графики

Добавлено : Дата: в разделе: 9 класс

Компьютерная графика

Основные темы параграфа:

• история компьютерной графики;
• научная графика;
• деловая графика; 
• конструкторская графика; 
• иллюстративная графика; 
• художественная и рекламная графика; 
• компьютерная анимация.

В наше время редко найдется школьник, который бы не играл в компьютерные игры или хотя бы не видел как в них играют другие. На экране дисплея, как на телеэкране, бегают человечки, летают самолеты, мчатся гоночные машины... Чего только нет! Причем качество цветного изображения на современном персональном компьютере бывает лучше, чем у телевизора.

Раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений, называется компьютерной графикой.

Как же получаются все эти «картинки» на экране ЭВМ? Вы уже хорошо знаете, что любую работу компьютер выполняет по определенным программам, которые обрабатывают определенную информацию. Дисплей — это устройство вывода информации, хранящейся в памяти ЭВМ. Значит, и «картинки» на экране — это отображение информации, находящейся в компьютерной памяти.

История компьютерной графики

Результатами расчетов на первых компьютерах являлись длинные колонки чисел, напечатанных на бумаге. Для того чтобы осознать полученные результаты, человек брал бумагу, карандаши, линейки и другие чертежные инструменты и чертил графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Иначе говоря, человек вручную производил графическую обработку результатов вычислений. В графическом виде такие результаты становятся более наглядными и понятными. Таково уж свойство человеческой психики: наглядность — важнейшее условие для понимания.

Возникла идея поручить графическую обработку самой машине.

Первоначально программисты научились получать рисунки в режиме символьной печати. На бумажных листах с помощью символов (звездочек, точек, крестиков, букв) получались рисунки, напоминающие мозаику. Так печатались графики функций, изображения течений жидкостей и газов, электрических и магнитных полей (рис. 4.1).

360px-Informatika 8 99

С помощью символьной печати программисты умудрялись получать даже художественные изображения. В редком компьютерном центре стены не украшались распечатками с портретами Эйнштейна, репродукциями Джоконды и другой машинной живописью.

Затем появились специальные устройства для графического вывода на бумагу — графопостроители (другое название — плоттеры). С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображения: графики, диаграммы, технические чертежи и прочее. Для управления работой графопостроителей стали создавать специальное программное обеспечение.

Настоящая революция в компьютерной графике произошла с появлением графических дисплеев. На экране графического дисплея стало возможным получать рисунки, чертежи в таком же виде, как на бумаге с помощью карандашей, красок, чертежных инструментов.

Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Существуют принтеры цветной печати, дающие качество рисунков на уровне фотографии.

Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для каждого направления создается специальное программное обеспечение, которое называют графическими программами, или графическими пакетами.

Научная графика

Это направление появилось самым первым. Назначение — визуализация (т. е. наглядное изображение) объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов (рис. 4.2).

360px-Informatika 8 100

Деловая графика

Эта область компьютерной графики предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы (рис. 4.3).

360px-Informatika 8 101w

Программные средства деловой графики обычно включаются в состав табличных процессоров (электронных таблиц), с которыми мы познакомимся немного позже.

Конструкторская графика

Она используется в работе инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом систем автоматизации проектирования (САПР). Графика в САПР используется для подготовки технических чертежей проектируемых устройств (рис. 4.4).

Informatika 8 101.1z

Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей, прогнозировать последствия, к которым могут привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать плоские изображения (проекции, сечения) и пространственные трехмерные, изображения.

Иллюстративная графика

Программные средства иллюстративной графики позволяют человеку использовать компьютер для произвольного рисования, черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, линеек и других инструментов. Пакеты иллюстративной графики не имеют какой-то производственной направленности. Поэтому они относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения.

Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами. Подробнее о графических редакторах речь пойдет ниже.

Художественная и рекламная графика

Это сравнительно новая отрасль, но уже ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации и многое другое.

Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этого класса графических пакетов является возможность создания реалистических (очень близких к естественным) изображений, а также «движущихся картинок» (рис. 4.5).

Informatika 8 102z

Для создания реалистических изображений в графических пакетах этой категории используется сложный математический аппарат.

Получение рисунков трехмерных (пространственных) объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации — все это связано с геометрическими расчетами. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источников света, от расположения теней, от фактуры поверхности (глянцевая, матовая, пористая) требует расчетов, учитывающих законы оптики.

Компьютерная анимация

Получение движущихся изображений на дисплее ЭВМ называется компьютерной анимацией. Слово «анимация» означает «оживление».

В недавнем прошлом художники-мультипликаторы создавали свои фильмы вручную. Чтобы передать движение, им приходилось делать тысячи рисунков, отличающихся друг от друга небольшими изменениями. Затем эти рисунки переснимались на кинопленку. Система компьютерной анимации берет значительную часть рутинной работы на себя. Например, художник может создать на экране рисунки лишь начального и конечного состояний движущегося объекта, а все промежуточные состояния рассчитает и изобразит компьютер. Такая работа также связана с расчетами, опирающимися на математическое описание данного типа движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения (рис. 4.6).

360px-Informatika 8 103w

Коротко о главном

Компьютерная графика — область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

Для создания графических изображений требуется специальное программное обеспечение — графические пакеты.

Основные области применения компьютерной графики: научная графика; деловая графика; конструкторская графика; иллюстративная графика; художественная и рекламная графика.

Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на дисплее.

Вопросы и задания

1. Что называют компьютерной графикой?
2. Каким способом создавали рисунки на ЭВМ до появления аппаратных и программных средств компьютерной графики?
3. На какие устройства производится вывод графических изображений?
4. В чем преимущество графического дисплея перед другими устройствами графического вывода?
5. Назовите основные области применения компьютерной графики,
6. Что такое компьютерная анимация?

Демонстрация к лекции. Интерактивное средство для самостоятельной работы учащихся
 

Технические средства компьютерной графики

Основные темы параграфа:

• монитор;
• принципы работы монитора;
• как получается цветное изображение на экране; 
• жидкокристаллические мониторы; 
• видеопамять и дисплейный процессор; 
• устройства ввода изображения в компьютер.

На рис. 4.7 дана схема системы вывода изображения на экран. Она включает в себя монитор (другое название – дисплей) и видеоадаптер, который через информационную магистраль связан с центральным процессором и оперативной памятью.

Informatika 8 105z

Монитор

В XIX веке во Франции возникла техника живописи, которую назвали пуантилизмом: рисунок составлялся из разноцветных точек, наносимых кистью на холст. Подобный принцип используется и в компьютерах. Точки на экране компьютера выстроены в ровные ряды. Совокупность точечных строк образует графическую сетку, или растр (рис. 4.8).

Informatika 8 105.1zz

Одна точка носит название «видеопикселъ» (далее будем употреблять краткое название — пиксель). Слово «пиксель» происходит от английского «picture element» — элемент рисунка. Чем гуще сетка пикселей на экране, тем лучше качество изображения (см. рис. 4.8). Размер графической сетки обычно представляется в форме произведения числа точек в горизонтальной строке на число строк: М x N.

Informatika 8 106d

На современных мониторах используются, например, такие размеры графической сетки:

640 х 480;
1024 х 768;
1280 х 1024.

Размер монитора характеризуется длиной диагонали его экрана, выраженной в дюймах. 1 дюйм = 2,54 см. Бывают мониторы с диагональю 14, 15, 17 и более дюймов.

Принципы работы монитора

Существуют мониторы, основанные на разных физических принципах. Самыми распространенными являются мониторы на основе электронно-лучевой трубки — ЭЛТ-мониторы. На экране такого монитора пиксель образуется люминесцирующим веществом, которое светится под воздействием луча, испускаемого электронной пушкой. Такой луч пробегает по порядку (сканирует) все строки сетки пикселей. При этом он модулируется: на точки, которые должны светиться, падает, а на темных точках прерывается (рис. 4.9).

Informatika 8 107zz

Поскольку после прекращения воздействия электронного луча на точку экрана ее свечение быстро затухает, то сканирование периодически повторяется с высокой частотой (75-85 раз в секунду и более). При такой частоте наше зрение не замечает мерцания изображения.

Первоначально на компьютерах использовались черно-белые мониторы. На черно-белом экране пиксель, на который падает электронный луч, светится белым цветом. Неосвещенный пиксель – черная точка. При изменении интенсивности электронного потока получаются промежуточные серые тона (оттенки).

Как получается цветное изображение на экране

Каждый пиксель на цветном экране – это совокупность трех точек разного цвета: красного, зеленого и синего. Эти точки расположены так близко друг к другу, что нам они кажутся слившимися в одну точку.

Из сочетания красного, зеленого и синего цветов складывается вся красочная палитра на экране.

Электронная пушка цветного монитора испускает три луча. Каждый луч вызывает свечение точки только одного цвета. Для этого в мониторе используется специальная фокусирующая система.

Жидкокристаллические мониторы

Все большее распространение получают жидкокристаллические мониторы – ЖК-мониторы. По сравнению с электронно-лучевыми мониторами они значительно меньше по весу, имеют плоскую форму. При работе с ЖК-монитором меньше устают глаза.

Видеопамять и дисплейный процессор

Видеоадаптер – устройство, управляющее работой графического дисплея. Видеоадаптер состоит из двух частей: видеопамяти и дисплейного процессора.

Видеопамять предназначена для хранения видеоинформации – двоичного кода изображения, выводимого на экран.

В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя экрана.

Видеопамять – это электронное энергозависимое запоминающее устройство. На современных компьютерах ее размер составляет несколько мегабайтов.

Дисплейный процессор – вторая составляющая видеоадаптера.

Дисплейный процессор читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ним управляет работой дисплея.

Таким образом, к видеопамяти имеют доступ два процессора: центральный и дисплейный. Центральный процессор записывает видеоинформацию, а дисплейный – периодически читает ее и передает на монитор, на котором эта информация превращается в изображение.

Устройства ввода изображения в компьютер

Монитор – это устройство вывода изображения. А каким образом изображение можно ввести в компьютер? Для этого используется сканер (рис. 4.10).

240px-Informatika 8 109

Работа сканера как бы противоположна работе видеоадаптера и монитора: видеоадаптер преобразует двоичный код в изображение на экране; сканер преобразует изображение на рисунке, чертеже, фотографии в двоичный код, который записывается в память компьютера. Сканер получил свое название в соответствии с принципом своей работы: световой луч построчно сканирует плоский рисунок подобно тому, как электронный луч сканирует экран дисплея.

С помощью сканера в компьютер можно вводить текст, напечатанный на листе бумаги. Как было сказано в главе 3, используя специальную программу распознавания текста, его изображение можно преобразовать в текстовый формат.

Изображение в компьютер может вводиться с цифрового фотоаппарата и с цифровой видеокамеры, фотографии и видеофильмы в этих устройствах сохраняются в виде двоичного кода на магнитных дисках. Затем, используя кабельное соединение, их можно переписать на компьютерный диск.

Коротко о главном   

Система вывода изображения на экран включает в себя монитор (дисплей) и видеоадаптер.

Видеоадаптер состоит из видеопамяти и дисплейного процессора.

Изображение на экране монитора получается из совокупности множества светящихся точек — видеопикселей.

Пиксели на экране образуют сетку из горизонтальных строк и вертикальных столбцов, которая носит название «растр».

Размер графической сетки М x N определяет разрешающую способность экрана, от которой зависит качество изображения.

Используются два основных типа мониторов — на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и жидкокристаллические (ЖК).

Цвет пикселя на цветном экране монитора формируется из трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Из сочетания этих трех цветов получаются все другие краски.

Для ввода изображения в компьютер используются сканеры, цифровые фотоаппараты, цифровые видеокамеры.

Вопросы и задания

1. Что такое пиксель? Что такое растр?
2. Как работает ЭЛТ-монитор?
3. В чем преимущества ЖК-монитора по сравнению с ЭЛТ-монитором?
4. Из каких трех цветов получаются все остальные краски на цветном дисплее?
5. Какие устройства входят в состав видеоадаптера?
6. Для чего нужна видеопамять?
7. Что такое дисплейный процессор? Какую работу он выполняет?
8. Какие устройства используются для ввода изображения в компьютер?

Бланк-задание. Фрагмент рабочей тетради. Закрепление знаний по теме компьютерной графики, формирование умений.
Редактировалось Дата:

You have no rights to post comments

   
© 2012 fordus.