Лекция 4. Технологии обработки графической информации

Компьютерная графика. Векторная и растровая графика. Достоинства и недостатки. Представление графической информации на компьютере. Форматы графических файлов. Основные команды и возможности программы Photoshop. Области применения программы Photoshop в школе. Программные средства векторной графики. Двумерная и трехмерная анимация. Программы научной визуализации. 3D информация в сети Интернет. 3-х мерные графические редакторы. Программы для создания презентаций. Информационно-методические аспекты подготовки компьютерных презентаций.

Тезисы лекции

Компьютерная графика

Компьютерная графика сформировалась как наука об аппаратном и программном обеспечении для разнообразных изображений от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов. Компьютерная графика используется почти во всех областях для наглядного восприятия информации. Конечным ее продуктом является изображение. Графика разделяется на векторную и растровую (рис. 16). Основное отличие — в принципе

хранения изображения. Векторная графика описывает изображение с помощью математических формул. Растровая графика — это прямоугольная матрица, состоящая из множества очень мелких неделимых точек (пикселей).

Пиксел — основной элемент растровых изображений. Именно из таких элементов состоит растровое изображение. Любой растровый рисунок имеет определенное количество пикселов в горизонтальных и вертикальных рядах: 320 х 200, 320 х 240, 600 х 400, 640 х 480, 800 х 600 и др. Этот коэффициент часто называют размером изображения. Растровая графика эффективно представляет реальные образы, позволяет детализировать изображение.

Достоинства и недостатки растровых и векторных изображений

Растровое изображение

Достоинства:

Эти изображения могут быть легко распечатаны на принтере, т. к. компьютеру легко управлять устройством вывода для представления отдельных пикселов с помощью точек. Пикселы независим друг от друга. Форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеет решающего значения, в каком графическом редакторе создан тот или иной рисунок.

Недостатки:

Растровые изображения занимают большое количество памяти. Для редактирования таких рисунков потребляются значительные массивы памяти компьютера. Объём файла точечной графики однозначно определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета. При любых трансформациях-поворотах, наклонах и т.д. в точечной графике невозможно обойтись без искажений. Невозможно увеличить изображение для рассмотрения деталей.

Векторное изображение

Достоинства:

Этот вид графики экономит место на диске, необходимое для хранения информации, т. к. сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые, программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик почти не увеличивает размера файла.

Объекты векторной графики легко трансформируются, причем практически без ущерба для качества изображения.

Недостатки:

Векторная графика выглядит весьма жесткой и ограниченной. Она действительно ограничена в живописных средствах: в таких программах практически невозможно создавать фотореалистичные рисунки. Кроме того, векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер для растровой графики.

Представление графической информации на компьютере

Цветовые модели (системы цветов) — специальные средства для описания цветовых оттенков, которые могут быть воспроизведены на экране монитора и на принтере. Система аддитивных (суммирующихся) цветов (модель RGB). Всё многообразие цветов на мониторе определяется степенью яркости трёх цветов: красного (red), зелёного (green), синего (blue) (табл. 7).

Таблица 7

Формат графического файла — это способ представления и расположения графических данных на внешнем носителе.

Файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора команд для построения простейших геометрических объектов (линий, окружностей, прямоугольников, дуг и т.д.). К векторным форматам относятся: Al, WMF, CDR, SVG, SVGZ, fla, SVG, swf.

Файлы растрового формата —- это мозаика из очень мелких элементов — пикселей. Растровый рисунок похож на клетчатую бумагу, на которой каждая клеточка закрашена определенным цветом. К растровым форматам относятся: BMP, PCX, PNG, GIF, JPEG, TIFF, PSD, EPS, DCS, PDF, PCD, TGA... GIF (Graphics Interchange Format).

Растровый графический редактор Photoshop

Главная программа, используемая для обработки растровых изображений — Adobe Photoshop. Она является чем-то вроде образца для других программ того же назначения: обладает средствами для цветокоррекции сканированных изображений, ретуширования фотографий, позволяет использовать спецэффекты и маски, необходимые для редактирования и монтажа растровых изображений. Последние: версии пакета поддерживают многослойную структуру изображений, содержат инструменты для создания и редактирования векторных контуров. Photoshop позволяет пользоваться различными масками и большим количеством фильтров, обладает широким спектром средств для работы с цветом и создания спецэффектов.

Области применения программы Adobe Photoshop в школе: Подготовка материалов для оформления школьного кабинета. Оформление материалов для школьной газеты. Подготовка мультимедийного проекта. Разработка материалов для различных праздников: пригласительных билетов, открыток и т. д. Подготовка материалов для школьного музея. Использование программы в проектной работе.

Программные средства векторной графики

Векторный пакет Adobe Illustrator предназначен для создания иллюстраций и разработки общего дизайна страниц и ориентирован на вывод готовых изображений с высоким разрешением. Пакет позволяет создавать фигуры и символы произвольной формы, а затем масштабировать, вращать и деформировать их. Кроме того, Illustrator содержит широкий спектр инструментов для работы с текстом и многостраничными документами. Может преобразовать растровые изображения в векторные, готовые для редактирования в Adobe Illustrator.

Векторный пакет CorelDRAW— достаточно распространенный пакет иллюстративной графики для Windows. Он предназначен не только для рисования, но и для подготовки графиков и редактирования растровых изображений. Он имеет отличные средства управления файлами и возможность показа слайд-фильмов на дисплее компьютера, позволяет рисовать от руки и работать со слоями изображений, поддерживает спецэффекты, в том числе трехмерные. Имеет гибкие возможности для работы с текстами.

Компьютерная графика для рисования

Среди пакетов, предназначенных для создания статичной компьютерной двумерной живописи в среде Windows, несомненный интерес представляют программа Painter редактирования растровой живописи и пакет FreeHand, являющийся частью комплекта FreeHand Graphic Studio2.0. Painter обладает достаточно широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные кисти (карандаш, ручка, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать рисунки акварелью и маслом, а также добиться эффекта натуральной среды. В свою очередь, последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержат библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом, в том числе средства многоцветной градиентной заливки.

Двумерная и трехмерная анимация

Двумерная и трехмерная анимация, создаваемая как традиционными (без использования вычислительных средств), так и компьютерными методами, основана на одном и том же принципе: если ряд статичных изображений показать в достаточно быстром темпе, то человеческий глаз свяжет их вместе и примет за непрерывное движение. Для того чтобы несколько изображений объекта были восприняты глазом как плавное движение этого объекта, достаточно скорости 8 компьютерных экранов в секунду.

В отличие от традиционной анимации, где каждый кадр рисуется вручную, в компьютерной 2И-анимации большую часть рутинной работы берет на себя компьютерная программа. Можно, например, задать движение по траектории (программа создаст соответствующие промежуточные кадры) или плавно изменить палитру в течение нескольких кадров (например, постепенно затемнить изображение или убрать часть цветов).

Трехмерная анимация по технологии напоминает кукольную. В ней создаются каркасы объектов, затем на них накладываются материалы. Все это объединяется в единую сцену. Устанавливается освещение и камера, задается количество кадров в фильме и порядок движения предметов. Посмотреть происходящее можно с помощью камеры, которая тоже может двигаться. Движение объектов в трехмерном пространстве задается по траекториям, ключевым кадрам или с помощью формул, связывающих движение частей сложных конструкций. Подобрав нужное движение, освещение и материалы, компьютер запускает процесс визуализации. В течение некоторого времени компьютер просчитывает все необходимые кадры и выдает готовый фильм. Недостаток такой техники создания изображения — чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов.

Дидактические возможности компьютерной графики

Работа с компьютерной графикой — одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера. Визуализация объектов различных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением данных — все это объекты научной и учебной графики.

Иллюстративная графика позволяет человеку применять компьютер для рисования и черчения. Художественная графика используется при создании учебных роликов, мультфильмов, компьютерных игр, видеоуроков, видеопрезентаций и многого другого. Необходимость широкого использования графических программных средств особенно ощутима в связи с развитием Интернета. Web-страница, оформленная без использования компьютерной графики, не имеет шансов привлечь к себе внимание. Поэтому современные графические средства разрабатываются с таким расчетом, чтобы не только дать удобные инструменты профессиональным художникам и дизайнерам, но и предоставить возможность для продуктивной работы и тем, кто не имеет необходимых профессиональных навыков и врожденных способностей к художественному творчеству Среди них, конечно, учитель и ученик, вооруженные современными компьютерными технологиями. Электронный дидактический материал, разработанный учителем по любому предмету, содержит графические изображения. Средства компьютерной графики могут быть использованы для выполнения учащимися творческих работ, например, при создании собственных обложек, иллюстраций к изучаемым литературным произведениям и т.д. Возможности использования компьютерной графики безграничны.

Программы для научной визуализации

Пакеты для научной визуализации могут быть предназначены для различных целей — от решения проблем муниципального планирования до визуализации солнечных взрывов. VE 3D interactive education center (3D ieCenter) центр визуализации и виртуальной реальности для науки и образования.

Основные функции этого научного центра: интерактивная высококачественная визуализация для научных и образовательных целей, виртуальное моделирование различных процессов и объектов; создание интерактивных образовательных курсов и их последующая демонстрация для студентов и преподавателей в системах виртуальной реальности; 3D-визуализация научных данных в реальном масштабе времени и высококачественная визуализация имитационного моделирования; виртуальная отработка взаимодействия человека и различных технических устройств и систем; центр создания интерактивных виртуальных макетов, образовательных тренажеров и симуляторов.

Программы для создания презентаций

Среда PowerPoint входит в пакет Microsoft Office. Она проста в использовании, включает обучающую программу, готовые образцы презентаций, средства работы с текстом и эффективную систему помощи. PowerPoint не имеет встроенных средств мультимедиа, но может быть дополнена ими за счет использования технологии OLE 2 — Object Linking and Embedding.

Пакет Astound, один из лучших пакетов «новой волны», прост в использовании, позволяет синхронизировать звуковые клипы, движущиеся изображения и другие элементы мультимедиа, обладает богатым инструментарием создания и анимации трехмерных диаграмм, включает набор готовых презентаций по популярным темам, имеет множество инструментов для работы с графикой, динамическими изображениями и звуком.

Среди других презентационных пакетов стоит упомянуть программу Adobe Persuasion для OS/2 и Macintosh, включающую богатые средства компоновки и дизайна. А также программу Novell Presentations для Windows с мощным набором средств рисования и удобным руководством. Кроме этого, можно порекомендовать и пакет для слайд-шоу Demo-it фирмы Lifeboat Publishers для Windows и открытый для расширения презентационный пакет Director фирмы Macromedia, версии которого существуют для Windows и Macintosh.

Информационно-методические аспекты подготовки компьютерных презентаций

Культура исполнения. Начиная работу над презентацией, необходимо обратить внимание на аккуратность и симметричность расположения элементов на слайдах, подбор шрифтов и цвета, обоснованность использования тех или иных цветовых решений.

Немаловажна в ходе работы над методическим или учебным презентационным проектом и техническая изощренность, которая понимается как уровень владения программными средствами.

Предпочтение графическому решению перед текстовым, схематичному, но наглядному рисунку перед фотографией — это характеризует выразительность презентации.

Еще одна важная деталь — информативность презентации. Важно, чтобы предпочтение отдавалось тем слайдам, которые несут конкретную идею или информацию перед проходными, т. е. изготовленными в «декоративных» целях.

Использование анимации, звуковых эффектов должно быть мотивированным, а общее впечатление должно работать на главную идею. Во всем нужно соблюдать чувство меры.

Слайды не должны быть перегружены деталями. Использование карт, схем, блок-схем, диаграмм и пр. может быть признано удачным только в том случае, если они выполнены в достаточно генерализованном виде; чрезмерная детализация считается недостатком. Лаконичность — еще одна отличительная особенность удачной презентации.

Логичность и убедительность. Презентация должна нести слушателям определенную мысль, редко — две или три, тесно связанные друг с другом. Слайды, следующие один за другим, имеют своей целью убедить аудиторию в чем-то, привлечь ее внимание к каким-либо фактами и т. д.

Этичность. Высоко оценивается дружественный стиль презентации, умеренность в использовании негативных образов, мрачных красок, апелляций к отрицательным эмоциям.