Компьютерная графика лекция. Компьютерная графика русс лекц. Тема Введение. Знакомство с программой Corel Draw. Запуск интерфейса. Знакомство с трехмерной сценой

• Название: Тема Введение. Знакомство с программой Corel Draw. Запуск интерфейса. Знакомство с трехмерной сценой
• Анкор: Компьютерная графика лекция
• Дата: 25.12.2019
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: Компьютерная графика русс лекц.docx
• Тип: Документы; #102116
• страница: 6 из 7

Тема 9. Фрактальная графика. Особенности фрактальной графики

Понятия фрактал и фрактальная геометрия, появившиеся в конце 70-х, с середины 80-х прочно вошли в обиход математиков и программистов. Слово фрактал образовано от латинского fractus и в переводе означает состоящий из фрагментов. Оно было предложено Бенуа Мандельбротом в 1975 году для обозначения нерегулярных, но само подобных структур. Роль фракталов в машинной графике сегодня достаточно велика. Они приходят на помощь, например, когда требуется, с помощью нескольких коэффициентов, задать линии и поверхности очень сложной формы. С точки зрения машинной графики, фрактальная геометрия незаменима при генерации искусственных облаков, гор, поверхности моря. Фактически найден способ легкого представления сложных неевклидовых объектов, образы которых весьма похожи на природные.

Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. В самом простом случае небольшая часть фрактала содержит информацию о всем фрактале.

Определение фрактала, данное Мандельбротом, звучит так: “Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому”.

Классификация фракталов

Геометрические фракталы. Фракталы этого класса самые наглядные. В двумерном случае их получают с помощью некоторой ломаной (или поверхности в трехмерном случае), называемой генератором. За один шаг алгоритма каждый из отрезков, составляющих ломаную, заменяется на ломаную-генератор, в соответствующем масштабе. В результате бесконечного повторения этой процедуры, получается геометрический фрактал.

В машинной графике использование геометрических фракталов необходимо при получении изображений деревьев, кустов, береговой линии.

Двумерные геометрические фракталы используются для создания объемных текстур (рисунка на поверхности объекта).




Построение триадной кривой Кох.

Стохастические фракталы. Еще одним известным классом фракталов являются стохастические фракталы, которые получаются в том случае, если в итерационном процессе случайным образом менять какие-либо его парамет- ры. При этом получаются объекты очень похожие на природные – несиммет- ричные деревья, изрезанные береговые линии и т.д. Двумерные стохастиче- ские фракталы используются при моделировании рельефа местности и по- верхности моря.
Основная литература:2[96-107], Дополнительная литература: 4[56-78] Контрольные вопросы:

1. Средства создания фрактальной графики

2 .Преимущества и недостатки фрактальной графики

3. 
   По типу экрана мониторы на какие типы делятся?
   
4. 
   Объясните принцип работы жидкокристаллического дисплея.
   

Тема 10. Теория цвета. Основные понятия теории цвета. Цветовые модели

При описании чего-либо в большинстве случаев упоминается цвет, так как он несет огромное количество информации. На самом деле тело не имеет определенного цвета.

Если говорить о дневном освещении, то это белый свет. Попадая на предмет, он частично поглощается, а частично отражается, так вот именно отраженный спектр и видит человек.

Каждый цвет спектра характеризуется своей длиной волны. Световые волны сами по себе не имеют цвета. Цвет возникает лишь при восприятии этих волн человеческим глазом и мозгом.

Деление спектра на семь цветов, введенное Ньютоном - чистая условность. Леонардо да Винчи считал, что основных цветов пять, Михайло Ломоносов положил начало трехкомпонентной теории цветового деления. В соответствии с ней световые волны, длина которых соответствует красному, зеленому и синему цветам, составляют основу всех цветов в природе, поэтому красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) - основные, первичные цвета. При наложении попарно трех первичных цветов, образуются вторичные цвета: голубой (Cyan), пурпурный (Magneta), желтый (Yellow). Так, например, вторичный желтый цвет образуется путем сложения первичных красного и зеленого, а синий в формировании желтого не участвует. Если объединить красный, зеленый и синий свет, то длины волн суммируются и в результате получится луч белого света. А если объединить первичный синий и вторичный желтый, то так же получится белый свет. Такие цвета (желтый - синий, красный - голубой ... ) называются комплементарными или взаимодополняющими, комплементарные цвета располагаются друг против друга на цветовом круге. Цвета при смешении которых образуется белый свет называются аддитивными (суммирующими).

Цвета, которые используют белый свет, вычитая из него определенные участки спектра, называются субтрактивными (вычитательными).

Палитры цветов. Палитра цветов, называемая также картой или таблицей цветов, представляет собой одномерный массив цветовых величин. С помощью палитры, цвета задаются косвенно, посредством указания их позиции в массиве. При использовании палитры цветов, сведения о цветах пикселов записаны в файле в виде последовательности индексов. Использование палитр во многих случаях позволяет значительно сократить объем растровых данных.

Наиболее часто используются палитры из 16 и 256 цветов, соответственно глубина цвета 4 и 8 битов, но могут быть палитры и других размеров.

Цветовые модели.Для описания цветов применяют несколько различных математических систем (моделей). Ни одна из существующих систем представления цвета не является наилучшей. Для разных целей и задач служат различные системы.

В графических файлах обычно используют цветовые модели, основанные на трех основных цветах, которые не могут быть получены смешиванием других цветов. Все множество цветов, которые могут быть получены путем смешивания основных цветов, представляет собой цветовое пространство, или цветовую гамму.

Цветовые модели могут быть разделены на две категории: аддитивные и субтрактивные. В аддитивных моделях новые цвета получаются путем сложения основных цветов различной интенсивности с черным цветом. Чем больше интенсивность добавляемых цветов, тем ближе результирующий цвет к белому. Белый цвет получается при максимальных значениях

интенсивности всех трех основных цветов, черный — при минимальных. Аддитивные модели формирования цвета применяются в самосветящихся устройствах (например, мониторах).

В субтрактивных моделях основные цвета вычитаются из белого. Чем больше интенсивность вычитаемых цветов, тем ближе результат к черному. Субтрактивные модели применяются при формировании цветных изображений на отражающих носителях, например, бумаге.

Цветовая модель RGB.Свет остается тем же самым независимо от источника - солнечный свет, свет ламп накаливания, компьютерные мониторы. Монитор является растровым устройством (растром можно назвать мозаику, каждый элемент которой самостоятелен). Его экран покрыт прямоугольной сеткой из точек люминофора (мониторы с электронно- лучевыми трубками). Каждой точке изображения ставится в соответствие точка люминофора, называемая пикселем. На мониторах с электронно- лучевыми трубками цвета создаются в результате бомбардировки люминофора тремя электронными лучами.

При этом каждая точка изображения (пиксель) состоит из трех точек на которые попадают электронные лучи различного цвета и интенсивности. Точки очень близко расположены друг к другу, так что три точки разных цветов воспринимаются глазом как один пиксель. Электронные лучи различной яркости высвечивают разные точки и картинка приобретает цвет в результате сложения трех составляющих. Таким образом, система получения цветов на мониторе основана на физических свойствах естественного освещения.

Черный цвет получается, когда интенсивность всех трех составляющих равна нулю, белый - при сложении всех цветов максимальной интенсивности. Это называется аддитивной (суммирующей) моделью Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий).

В современных компьютерах воспроизводится 256 (от 0 до 255) значений каждого из трех цветов, следовательно общее количество возможных цветов на мониторе = 256 в третьей степени = 16,7 млн. Суммарный цвет зависит от того, какое количество каждой из цветовых компонент присутствует в изображении. Красный: R = 255, G = 0, B = 0; желтый: R = 255, G = 255, B = 0; оттенки серого (от черного к белому) при равных значениях всех трех составляющих. Белый цвет, если все значения равны 255.

Цветовая модель Lab. Такую модель предпочитают в основном профессионалы, так как он совмещает достоинства как CMYK, так и RGB, а именно обеспечивает доступ ко всем цветам, работая с достаточно большой скоростью.

Построение цветов здесь, так же как и в RGB, базируется на слиянии трех каналов. С канала Luminosity – здесь осуществляется контроль за яркостью цветов, образованных двумя другими, а именно a и b составляющими. Белый цвет сопоставляется с максимальной интенсивностью. A – содержит цвета от

темно-зеленого через серый к розовому. B – светло-синий, серый, ярко- желтый.

При смешении двух цветов результирующий будет более ярким, что яв- ляется еще одним сходством с цветовой моделью RGB.
Основная литература:1[116-127], Дополнительная литература: 6[66-88] Контрольные вопросы:

1. 
   Понятие основных цветов по Ньютону и Леонардо да Винчи
   
2. 
   Цветовая модель HSB
   
3. 
   Цветовая модель CMYK
   

Тема 11. Системы управления цветом.

Системы управления цветом обеспечивают максимально возможную точ- ность передачи цветового содержимого, в том числе на таких устройствах, как экран монитора и принтер.



Системы управления цветом помогают обеспечить одинаковую цвето- вую передачу на разных устройствах. Различные типы устройств имеют раз- ные цветовые характеристики и возможности. Например, экраны мониторов не могут отображать тот же набор цветов, который способен воспроизвести принтер. Это обусловлено тем, что в каждом устройстве при воспроизведе- нии цветового содержимого применяется свой процесс, отличный от процес- са другого устройства. Сканеры и цифровые камеры также обладают различ- ными цветовыми характеристиками. Даже разные программы иногда по- разному интерпретируют и обрабатывают цвета. При отсутствии согласован- ной системы управления цветом на каждом из этих устройств одно и то же изображение может выглядеть совершенно по-разному.

Отображение цветового содержимого также зависит от условий про- смотра (например, от освещенности), поскольку человеческий глаз адаптиру- ется к различным условиям даже при просмотре одного и того же изображе- ния. Системы управления цветом поддерживают приемлемое отображение

цвета на устройствах с различными цветовыми возможностями и при разных условиях.

Изменение параметров управления цветом

Не следует слишком часто изменять параметры управления цветом. Чаще всего наиболее оптимальными будут параметры управления цветом, уста- новленные по умолчанию. Рекомендуется изменять эти параметры только в случае, когда имеются конкретные требования к управлению цветом, кото- рые не удовлетворяются текущими цветовыми параметрами. Обычно такие параметры изменяют специалисты.

Изменение параметров управления цветом может потребоваться в том слу- чае, если необходимо выполнить какие-либо из приведенных далее действий.

• 
  Добавление или удаление цветового профиля.
  
• 
  Сопоставление с одним из устройств еще одного или нескольких цве- товых профилей.
  
• 
  Изменение цветового профиля по умолчанию для одного из устройств.
  
• 
  Изменение цветовых параметров системы, установленных по умолча- нию для конкретного устройства, для всех пользователей компьютера.
  
• 
  Изменение цели обработки по умолчанию или цветового пространства по умолчанию.
  

Цветовой профиль представляет собой файл, описывающий цветовые харак- теристики определенного устройства, находящегося в определенном состоя- нии. Профиль может также содержать дополнительные сведения об условиях просмотра или о методах сопоставления цветовой гаммы. Цветовые профили взаимодействуют с системой управления цветом компьютера, обеспечивая приемлемую передачу цветового содержимого независимо от устройства или условий просмотра.

В системе управления цветом с помощью цветовых профилей создаются преобразования цвета, которые используются программами для преобразова- ния цвета из одного цветового пространства устройства в другое (цветовое пространство представляет собой трехмерную модель, в которой графиче- ское изображение тона, яркости и насыщенности цвета отражает возможно- сти цветопередачи устройства). При подключении к компьютеру нового устройства его цветовой профиль может устанавливаться автоматически.

Операционная система Windows продолжает поддерживать два основ- ных типа цветовых профилей: цветовой системы Windows (WCS) и междуна- родного консорциума по цвету (ICC). Эта поддержка обеспечивает широту выбора для настройки параметров управления цветом и цветовых рабочих процессов. WCS - это усовершенствованная система управления цветом, имеющаяся в последних версиях операционной системы Windows. Хотя си- стема управления цветом на основе профиля ICC и поддерживается, цветовая система Windows обеспечивает улучшенные технические возможности, ко- торые отсутствуют в существующих системах управления цветом ICC.

Обычно при установке новых устройств цветовые профили добавляются автоматически. Их также можно добавить с помощью инструментов управ- ления цветом, таких как устройства калибровки для мониторов. Скорее всего цветовые профили для устройств уже установлены на компьютере. Однако если требуется установить новый профиль, необходимо выполнить приве- денные далее действия.

1. 
   Откройте раздел «Управление цветом». Для этого нажмите кнопку Пуск и выберите пункт Панель управления. В поле поиска введите управление цветом и затем выберите пункт Управление цветом.
   
2. 
   Выберите вкладку Все профили и нажмите кнопку Добавить.
   
3. 
   Найдите и выберите новый цветовой профиль, а затем нажмите кнопку Добавить.
   
4. 
   Щелкните Закрыть.
   

Устройство может иметь несколько цветовых профилей. Каждый цветовой профиль описывает цветовые характеристики определенного устройства в определенном состоянии. Любое изменение, которое меняет и цветовое по- ведение устройства, может потребовать создания отдельного профиля. Кроме того, профили могут быть оптимизированы для различных видов проектов. Например, принтер может иметь несколько профилей для каждого вида бу- маги или чернил.

Если для устройства установлено несколько профилей, то можно указать, ка- кой профиль будет использоваться для определенного проекта.

1. 
   Откройте раздел «Управление цветом». Для этого нажмите кнопку Пуск и выберите пункт Панель управления. В поле поиска введите управление цветом и затем выберите пункт Управление цветом.
   
2. 
   Перейдите на вкладку Устройства.
   
3. 
   В списке Устройство выберите устройство, которое требуется сопоста- вить с одним или несколькими цветовыми профилями.
   
4. 
   Установите флажок Использовать мои параметры для этого устройства и нажмите кнопку Добавить.
   
5. 
   В диалоговом окне Сопоставление цветового профиля выполните одно или оба указанных ниже действия.
   

Основная литература: 3[102-117],

Дополнительная литература: 5[87-96] Контрольные вопросы:

Изменение параметров управления цветом Цветовой профиль

Что такое плоттер? Что такое дигитайзер?

Тема 12. Графические редакторы. Обзор растровых и векторных редакторов. Обзор программ фрактальной графики

Растровые редакторы

Основное назначение растрового редактора.

• 
  ретуширование готовых изображений;
  
• 
  в монтаже композиций из отдельных фрагментов, взятых из различных изображений;
  
• 
  в применении специальных эффектов, называемых фильтрами. Основные технические операции при работе с изображениями:
  
• 
  изменение динамического диапазона (управление яркостью и контрастностью изображения);
  
• 
  повышение четкости изображения;
  
• 
  цветовая коррекция (изменение яркости и контрастности в каналах красной, зеленой и синей составляющей цвета);
  
• 
  отмывка (изменение яркости отдельных фрагментов);
  
• 
  растушевка (сглаживание перехода между границами отдельных фрагментов);
  
• 
  обтравка (“вырезание” отдельных фрагментов из общей композиции);
  
• 
  набивка (восстановление утраченных элементов изображения путем копирования фрагментов с сохранившихся участков);
  
• 
  монтаж (компоновка изображения из фрагментов, скопированных из других изображений или импортированных из других редакторов).
  

Рассмотрим наиболее популярные растровые редакторы.

Adobe Photoshop. Программу Adobe Photoshop по праву считают классической в своей группе. Она стала стандартом в сфере растровой графики. Основными достоинствами Photoshop считают принцип использования слоев и систему подключаемых программных модулей (Plug- In). Ни одна другая программа обработки растровой графики не может сравниться с Photoshop в этих компонентах. В настоящее время облегченной версией программы (Photoshop LE) комплектуются многие сканеры и цифровые камеры.

Слои служат базовым средством программы: любое изображение по умолчанию размещается как минимум на одном слое, верхний предел числа слоев практически не ограничен. А далее обработка слоев зависит только от фантазии художника. Используя сочетания прозрачных и закрашенных участков, различные способы взаимодействия слоев, добиваются поразительных эффектов, недостижимых никакими другими средствами.

Подключаемые программные модули служат для обработки изображений различными способами. Только коммерческих (платных) модулей в настоящее время насчитывается несколько сотен. Среди них можно встретить как простейшие эффекты, так и мощные комплексные средства сложных преобразований. В программе Photoshop версии 6 появились инструменты для работы с элементами векторной графики. В первую очередь

это новшество сказалось на удобстве работы с текстами. Создание правильных геометрических фигур и сложных кривых также перестало быть проблемой.

Остальные инструменты программы достаточно стандартны и по-хо- рошему консервативны. Средствами Photoshop можно маскировать, закрашивать, обрезать, менять параметры изображения или его участков. Исключительно удобны инструменты настройки цветов и преобразования палитр. В целом Adobe Photoshop характеризуется тщательной проработкой, мощью и совершенством любого элемента. Неотъемлемым элементом пакета стала программа обработки WEB-графики Image Ready, которая позволяет создавать простую анимацию.

Photo-Paint. Несколько лет назад компания Corel приобрела лицензию на графический пакет Paintbrush Plus у фирмы Zsoft и выпустила этот продукт под названием Photo-Paint.

Возможности Photo-Paint принято сравнивать с Photoshop, это продукты одной «весовой категории». Программа без проблем открывает или импортирует файлы векторной графики в «родном» формате CorelDraw.

Благодаря концепции слоев и объектов в Photo-Paint возможно ком- бинировать растровые и векторные изображения в одной картинке. Например, использование заливок с переменной прозрачностью является фирменным стилем Photo-Paint.

Очевидным преимуществом Photo-Paint является богатый выбор соб- ственных фильтров, некоторые из которых не имеют аналогов. Кроме того, к программе можно подключить фильтры, разработанные для Adobe Photoshop. Программа обладает мощными средствами импорта и экспорта файлов.

Во многих случаях ее удобно использовать как средство конвертирования файлов редких или устаревших форматов. Photo-Paint тесно интегрирован с другими продуктами пакета CorelDraw Graphics Suite и, прежде всего, с самим векторным редактором CorelDraw. В частности, все растровые фильтры работают непосредственно в CorelDraw, что позволяет быстро приводить рисунки к одному виду.

Векторные редакторы. Векторные редакторы применяют для создания графических изображений высокой четкости и точности: чертежей, схем, диаграмм, фигурных заголовков, фирменных логотипов и стилей. С их по- мощью также создают штриховые рисунки.

Основные редакторы векторной графики: Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw. Все эти редакторы работают с одними и теми же объектами векторной графики, основаны на одних и тех же принципах, имеют схожие инструменты, и, соответственно, приемы создания векторных изображений в этих редакторах удивительно похожи.

Векторное изображение можно строить вручную путем создания и объединения простейших контуров, либо получать путем трассировки (векторизации) растровых изображений

Среди современных программных продуктов, традиционно относящихся к сфере векторной графики, на самом деле трудно встретить «чисто» векторные редакторы: все приложения в большей или меньшей мере могут работать с растровыми объектами, текстом и другими элементами. Текстовые объекты в векторных редакторах рассматриваются как объекты особой породы. Векторные редакторы позволяют создавать новые конструкции символов с помощью инструментов для работы с контурами

Перед использованием векторного изображения очень часто выполняется операция перевода векторного изображения в растровое. Такая операция называется растрированием изображения.

По степени интеграции средств обработки векторной и растровой гра- фики, верстки текста, пакет CorelDraw Graphics Suite выглядит несомненным лидером среди других программ компьютерной графики.

Важным преимуществом CorelDraw является возможность работы с многостраничными документами. Программа обладает мощным комплектом инструментов для работ в «родной» сфере – векторной графике. Помимо стандартных средств пользователю предлагают интерактивные инструменты редактирования заливок, установки степени прозрачности объектов, смешивания цветов, «выдавливания» плоских объектов в третье измерение и многие другие.

К векторным редакторам также можно отнести программы САПР (системы автоматизированного проектирования), предназначенные для высокоточного проектирования. Существуют программы САПР высокого уровня и дружественные программы, разработанные для домашнего и делового применения пользователями, занимающихся специфическим моделированием или конструированием для собственных нужд.

Программы САПР используются для детальной разработки предметов реального мира: зданий, автомобилей, частей механизмов и т.п.

Наипопулярнейшая программа из широко используемых программ САПР высокого уровня AutoCAD фирмы Autodesk.

Программы фрактальной графики. Компания Fractal Design впервые ввела в компьютерный обиход понятие Natural Media, представляющая возможность имитации «естественных инструментов художника». Например: вы рисуете на виртуальном холсте линию зеленного цвета используя инструмент «кисть с масляной краской». Затем рядом рисуется линия крестного цвета. В результате на экране происходит смешивание красок как на бумаге или холсте.

Лидером на рынке фрактальной графики до недавнего времени являлась компания Meta Creations. Спектр ее продуктов охватывает многие области компьютерной графики.

Fractal Design Painter – программа для создания и обработки художественных растровых иллюстраций. Поддерживает многослойность изображений и возможность использования фильтров. Позволяет

эмулировать большое число художественных инструментов: карандаши, кисти, разнообразные типы красок.

Fractal Design Expression комбинирует в себе растровую и векторную технику компьютерной графики. То есть рисуются векторные объекты, которые можно редактировать по опорным узлам, но каждой линии или фигуре можно назначить любой растровый тип кисти.

Fractal Design Detailer позволяет раскрашивать поверхности трехмерных моделей.

Fractal Design Poser позволяет интегрировать 2D-изображения, 3D-сцены, web-графику и анимацию. Art Dabbler является средством обучения компьютерной графике и азам рисования.

Painter 3D используется для наложения иллюстраций и текстур на 3D- модели с последующей визуализацией.
Основная литература: 3[118-126],

Дополнительная литература: 5[97-103]

Контрольные вопросы:

1. Графическая система AutoCAD.

2 .Программа фрактальной графики Fractal Design Poser.

3. 
   Что такое видеоадаптер?
   
4. 
   Какие виды видеоадаптера знаете?