Компьютерная графика
учебно-методический материал по информатике и икт (9 класс) по теме

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №3

ЛЕСОЗАВОДСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА

Учебно-методический материал.

Компьютерная графика.

  Учитель информатики и ИКТ

 Бондаренко Александра Александровна

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение………………………………………………………………………3

1. Методы и средства создания компьютерной графики………………….6

 1.1.Растровая графика………………………………………………………6

1.1.1. Средства растровой графики…………………………………………8

1.1.2. Преимущества и недостатки растровой графики…………………..11

1.2.  Векторная графика………………………………………………….....13

1.2.1.  Программы для обработки векторной графики…………………...16

1.2.2.  Применение векторной графики…………………………………....24

1.2.3.  Плюсы и минусы векторной графики………………………………27

Заключение……………………………………………………………..……30

Список используемой литературы……………………………………..…..31

Введение.

На сегодняшний день тяжело представить себе мир без компьютерной графики. Ведь в любой области жизни общества компьютерная графика находит свое применение. Архитекторы используют графику при проектировании зданий, мультипликаторы – при создании новых мультфильмов. Графика применяется в печатных изданиях: книгах, журналах или газетах. Что бы привлечь внимание читателей создаются красочные обложки книг и журналов, а так же иллюстрации, которые помогают читателю наиболее полно представить себе содержание прочитанной информации. Так же графика используется для оформления документов. Это всевозможные логотипы фирм, предприятий и организаций. Очень широко компьютерная графика используется для создания рекламы, без которой уже трудно представить нашу жизнь. Это реклама на телевидении, создаваемая в виде анимации, реклама в газете. И чем ярче реклама, тем больше шансов привлечь к себе внимание. В настоящее время появилось новое, очень интересное приложение компьютерной графики - виртуальная реальность.

           По телевидению часто можно видеть передачи иллюстрирующие приложения компьютерной графики в автоматизации проектирования (были передачи об автоматизированном проектировании самолетов, автомобилей), много передач об автоматизации производства с различными робототехническими системами.

          Передачи о мире бизнеса практически не обходятся без показа различной дисплейной техники и ее использования.

          Что касается искусства, то достаточно упомянуть, что один из самых крупных первых суперкомпьютерных центров мира находился на студии Уолта Диснея и использовался для подготовки мультфильмов. Всем известно, что многие фильмы ужасов и боевики также готовились с широким использованием средств компьютерной графики для подготовки высокореалистичных сцен.

          Применение компьютерной графики в средствах массовой информации мы видим ежедневно, как в виде различных заставок и телеэффектов на экране, так и в виде газет, при подготовке многих из которых используется электронная верстка на компьютере.

     Представление данных на мониторе компьютера в  графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом “де-факто” для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных  систем.

Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает “локомотивом”, тянущим за собой всю компьютерную индустрию.

            Дипломная работа состоит из введения, первой главы, второй главы и заключения.

           Во введении рассматривается значимость компьютерной графики в жизни человека.

           В первой главе рассматриваются методы и средства создания компьютерной графики.

           Во второй главе рассматривается графичечкий редактор Gimp, его назначение и функциональные возможности, интерфейс редактора.

          В заключении сделаны выводы о проделанной работе, указана ее практическая значимость.

          Целью данной дипломной работы является изучение видов, характеристик, разновидностей  компьютерной графикой. Изучение графического редактора Gimp.

        Для достижения цели были поставлены задачи:

1. Рассмотреть характеристики компьютерной графики;
2. Рассмотреть разновидности компьютерной графики;
3. Рассмотреть цветовые модели и графические форматы компьютерной графики.

1. Методы и средства создания компьютерной графики

1.1. Растровая графика

Почти с момента создания ЭВМ появилась и компьютерная графика, которая сейчас считается неотъемлемой частью мировой технологии. По началу это была лишь векторная графика – построение изображения с помощью так называемых «векторов» - функций, которые позволяют вычислить положение точки на экране или бумаге. Например, функция, графиком которой является круг, прямая линия или другие более сложные кривые.

С развитием компьютерной техники и технологий появилось множество способов постройки графических объектов. Но для начала, определимся с термином «графический объект». Это либо само графическое изображение или его часть. В зависимости от видов компьютерной графики под этим термином понимаются, как и пиксели или спрайты (в растровой графике), так и векторные объекты, такие как круг, квадрат, линия, кривая и т.д. (в векторной графике).

Для дальнейшего рассмотрения проблемы постройки объектов с помощью векторной графики, необходимо уяснить разницу между двумя основными видами компьютерной графики - растровой и векторной.

Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также, как в мозаике.

        При редактировании растровой графики редактируются пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к «разлохмачиванию» краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке. Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.

Основой растрового представления графики является пиксель (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится указывать цвет каждой точки, как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек – чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины – разрешением (обычно, точек на дюйм – dpi или пикселей на дюйм – ppi).

Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и – 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.

Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при уменьшении визуальных размеров самой картинки – т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами. Распространены форматы .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx и др.

В растровых редакторах, таких как MS Paint Adobe Photoshop, редактируются не конкретные объекты и контуры, а составляющие их группы пикселов. Векторные рисунки вставляются в MS Paint только через буфер обмена. Причем после такой вставки они растрируются (превращаются в растры). Преобразование векторного изображения в растровое особых проблем не вызывает. Это связано с тем, что при работе в векторном редакторе вы все равно видите результат на мониторе, то есть в растровом виде (векторных мониторов в природе не существует!). Сложнее выполнить преобразование растрового изображения в векторное. Дело в том, что это процесс неоднозначный, то есть в каждом конкретном случае вам предстоит определить, как лучше представить вектором данную цепочку пикселов. Поэтому результаты могут быть очень разными — в зависимости от принятой вами идеи векторизации.^[1] 

1.1.1. Средства растровой графики

Программы, предназначенные для работы с растровой графикой, можно условно разбить на несколько классов:

• средства создания растровых изображений: MS Paint, Fractal Design Painter (или с 2000 года — Corel Paint), Fauve Mattisse.  
• средства обработки изображений: Adobe Photoshop, Согеl РНОТО-РАINТ, Paint Shop Pro и Photo Draw др.
• средства захвата экрана, начиная от поддерживаемой всеми операционными системами возможности фотографирования экрана путем нажатия клавиши Print Screen или комбинации клавиш Alt+ Print Screen, до специальных программ типа Согеl Capture.
• средства каталогизации и визуализации изображений: MS Imaging, Canto Gamulas DesKtop, АСDsее 5 и др. Эти средства предназначены для создания графических баз данных в виде архивов изображений и фотографий. Их каталогизация позволяет экономить время при поиске и отборе иллюстративного материала. В седьмую версию Photoshop включен просмотрщик файлов (File Browser), на который возложена часть функций, выполняемых перечисленными программами каталогизации и визуализации изображений.

          Существует огромное количество способов создания электронных изображений — начиная от сканирования фотографий или рисунков и заканчивая изготовлением «с нуля» с помощью одного из многочисленных графических редакторов.

          Ниже перечислены наиболее распространенные и широкоизвестные средства подготовки растровых изображений, как аппаратные, так и программные:

• сканеры;
• цифровые камеры;
• видеосъемка;
• PhotoCD;
• программы генерации текстур и узоров;
• графические редакторы;
• анимационные программы;
• программы для создания трехмерных изображений;
• программы для копирования фрагментов экрана.

Обычно создание растрового изображения включает в себя выполнение ряда последовательных шагов. Их количество и сложность будут зависеть от многих факторов, включая физическую конфигурацию вашего компьютера, набор аппаратных и программных средств и, наконец, от тех или иных спецэффектов, которые используют для получения нужного изображения.

Инструментальные средства растровых редакторов

Работа в растровом редакторе представляет собой один из самых захватывающих видов работ на ПК. Это обусловлено особенностью растровых программ (и одним из их отличий от векторных), предоставляющих в распоряжение пользователя широкий спектр разнообразных инструментов. Большинство из них предназначено не для создания изображений с «нуля», а для обработки уже готовых изображений с целью улучшения их качества и реализации творческих возможностей дизайнера.

Истинная ценность компьютерной обработки изображений зависит от предоставляемых конкретным редактором возможностей, то есть от того, что можно сделать с изображением, оказавшимся в компьютере. Существует множество полезных манипуляций с фотографиями, созданными цифровым способом. Если снимок сделан с передержкой, то выдержку можно скорректировать, уменьшив интенсивности цветовых значений пикселов. При необходимости красный, зеленый и синий компоненты можно изменять раздельно, чтобы получить наилучший цветовой баланс. А если изображение снято не в фокусе, то в расплывчатых изображениях можно увеличить резкость, и, наоборот, четкие, контрастные изображения можно размыть, имитируя эффект смягчающих фотофильтров.

К фундаментальным инструментам растровой графики относятся следующие инструменты обработки изображений:

• инструменты выделения;
• каналы и маски;
• инструменты ретуширования;
• гистограммы;
• кривые;
• инструменты для цветовой (цветовой баланс) и тоновой коррекции (уровни); фильтры (спецэффекты);
• слои.

Кроме перечисленных инструментальных средств в состав растровых редакторов входит множество инструментов, ассоциирующихся с применяемыми в традиционной живописи и других приложениях (например, текстовых редакторах, программах верстки): Аэрограф, Кисть, Карандаш, Ластик, Текст, Перо, Линия, Заливка, Пипетка, Трансформация, Масштаб, Рука, Кадрирование и т. п. Аналоги этих инструментов можно найти также в большинстве векторных редакторов, поэтому сосредоточимся в основном на рассмотрении тех инструментов растровой графики, которые определяют специфику использования данного вида графики.

1.1.2. Преимущества и недостатки растровой графики

Достоинства

Одним из достоинств растровой графики является простота и, как следствие, техническая реализуемость (автоматизация) ввода (оцифровки) изобразительной информации. Существует развитая система внешних устройств ввода изображений (к ним относятся сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры, графические планшеты).

Растровое изображение имеет преимущества при работе с фотореалистичными объектами, например сценами природы или фотографиями людей. Дело в том, что наш мир создан как растровый. Его объекты трудно представить в векторном, то есть математическом, представлении. Фотореалистичность подразумевает, что в растровой программе можно получать живописные эффекты, например туман или дымку, добиваться тончайшей нюансировки цвета, создавать перспективную глубину и нерезкость, размытость и т. д.

Форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеет решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение.

Недостатки

При первой же вашей попытке что-нибудь нарисовать в программе точечной графики — например в Photoshop — она потребует от вас принципиального решения о разрешении (количестве точек на единицу длины) и о глубине цвета (количестве цветовых битов на пиксел). Ничего этого знать в векторной программе не нужно.

Объем файла точечной графики однозначно определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности). При этом совершенно не важно, что отображено на фотографии: деревянный одноцветный столб или коллекция бабочек с обилием цвета и форм. Если три параметра одинаковы, размер файла будет практически одинаковым.

Как только вы попытаетесь отсканировать не очень большую фотографию с максимальными разрешением и глубиной цвета, эта картинка потребует для сохранения столько дискового пространства, что вы в ужасе схватитесь за голову.

При попытке слегка повернуть на небольшой угол изображение, например, с четкими тонкими вертикальными линиями, четкие линии превращаются в четкие «ступеньки». Любые трансформации (повороты, масштабирование, наклоны) в точечной графике не обходятся без искажений.

Невозможно увеличить рисунок для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то его увеличение приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой (пикселизация).

До недавнего времени создание и редактирование текста в растровой графике было серьезной проблемой. Ранее в большинстве растровых программ редактировать текст можно было только во время его создания. После окончания ввода текста и переходу к работе с другими инструментами печатные символы закреплялись там, где они были бы нанесены на холст. После этого отредактировать уже набранный ранее текст (например, поместить курсор между двумя буквами, удалить одну из них и ввести новую) было нельзя. С этой проблемой сталкиваются, например, когда начинают работать в растровом графическом редакторе MS Paint. Кроме того, при большом разрешении файл растрового текста будет огромного размера.

Последние версии профессиональных растровых редакторов типа Adobe Photoshop, Corel РНОТО-PAINT и Pain Shop Pro поддерживают возможность помещения введенного текста в специальные слои, которые сохраняют векторные свойства текста и, как следствие, возможность его редактирования даже после сохранения в виде файла (при условии использования родных форматов указанных редакторов).

1.2. Векторная графика

Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.

При редактировании элементов векторной графики изменяются параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Можно переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. Векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

Векторное представление заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов и заполняемости (вспомните, круг и окружность - разные фигуры). Красный эллипс на белом фоне будет описан всего двумя математическими формулами - прямоугольника и эллипса соответствующих цветов, размеров и местоположения. Очевидно, такое описание займет значительно меньше места, чем в первом случае. Еще одно преимущество - качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. К сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей (например, фотографий). Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой. Это приводит к утяжелению файла. Кроме того, перевод изображения из растрового в векторный формат (например, программой Adobe Strime Line или Corel OCR-TRACE) приводит к наследованию последним невозможности корректного масштабирования в большую сторону. От увеличения линейных размеров количество деталей или оттенков на единицу площади больше не становится. Это ограничение накладывается разрешением вводных устройств (сканеров, цифровых фотокамер и др.).

Таким образом, выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате. Понятно, что и в растровом и в векторном представлении графика (как и текст) выводятся на экран монитора или печатное устройство в виде совокупности точек. В Интернете графика представляется в одном из растровых форматов, понимаемых браузерами без установки дополнительных модулей – GIF, JPG, PNG.

Без дополнительных плагинов (дополнений) наиболее распространенные браузеры понимают только растровые форматы – .gif, .jpg и .png (последний пока мало распространен). На первый взгляд, использование векторных редакторов становится неактуальным. Однако большинство таких редакторов обеспечивают экспорт в .gif или .jpg с выбираемым Вами разрешением. А рисовать начинающим художникам проще именно в векторных средах – если рука дрогнула и линия пошла не туда, получившийся элемент легко редактируется. При рисовании в растровом режиме существует риск непоправимо испортить фон.

Из-за описанных выше особенностей представления изображения, для каждого типа приходится использовать отдельный графический редактор – растровый или векторный. Разумеется, у них есть общие черты – возможность открывать и сохранять файлы в различных форматах, использование инструментов с одинаковыми названиями (карандаш, перо и т.д.) или функциями (выделение, перемещение, масштабирование и т.д.), выбирать нужный цвет или оттенок... Однако принципы реализации процессов рисования и редактирования различны и обусловлены природой соответствующего формата. Так, если в растровых редакторах говорят о выделении объекта, то имеют в виду совокупность точек в виде области сложной формы. Процесс выделения очень часто является трудоемкой и кропотливой работой. При перемещении такого выделения появляется «дырка». В векторном же редакторе объект представляет совокупность графических примитивов и для его выделения достаточно выбрать мышкой каждый из них. А если эти примитивы были сгруппированы соответствующей командой, то достаточно «щелкнуть» один раз в любой из точек сгруппированного объекта. Перемещение выделенного объекта обнажает нижележащие элементы.

Тем не менее, существует тенденция к сближению. Большинство современных векторных редакторов способны использовать растровые картинки в качестве фона, а то и переводить в векторный формат части изображения встроенными средствами (трассировка). Причем обычно имеются средства редактирования загруженного фонового изображения хотя бы на уровне различных встроенных или устанавливаемых фильтров. Восьмая версия Illustrator'a способна загружать .psd-файлы Photoshop'a и использовать каждый из полученных слоев. Кроме того, для использования тех же фильтров, может осуществляться непосредственный перевод сформированного векторного изображения в растровый формат и дальнейшее использование как нередактируемого растрового элемента. Причем, все это помимо обычно имеющихся конвертеров из векторного формата в растровый с получением соответствующего файла.

Некоторые растровые редакторы способны грузить один из векторных форматов (обычно .wmf) в качестве фона или сразу переводить их в растр с возможностью непосредственного редактирования.

1.2.1.  Программы для обработки векторной графики

В настоящее время создано множество пакетов иллюстративной графики, которые содержат простые в применении, развитые и мощные инструментальные средства векторной графики, предназначенной как для подготовки материалов к печати, так и для создания страниц в Интернете.

Для создания графического объекта потребуется программа иллюстративной векторной графики. Качество и полезность средств векторной графики определяются главным образом возможностями масштабирования.

Пакеты векторной или иллюстративной графики всегда основывались на объектно-ориентированном подходе, позволяющем рисовать контуры объектов, а затем закрашивать их или заполнять узорами. Можно очень точно воспроизводить эти контуры, задавая любой размер, поскольку они формируются при помощи математической модели из точек и кривых, а не как растровые изображения - в виде сетки, заполненной прямоугольными пикселями.

К числу новых возможностей, обнаруженных нами в этой категории изделий, относится многоцветная градиентная закраска. Такие примитивы, как многоугольники, звезды и спирали, стали обычными атрибутами подобных пакетов. Связанные цвета позволяют заменить красный цвет розы на желтый, изменив только базовый цвет; все связанные оттенки изменятся автоматически. Многослойные интерактивные цветные «диапозитивы» обеспечивают ранее недостижимую глубину, и можно преобразовывать векторные изображения в растровые в рамках векторного графического файла. Если вчерашние пакеты векторной графики позволяли только помещать растровое изображение в ваш файл, то с помощью современных программ можно встраивать представленные в растровой форме изображения, изменять их размеры и даже накладывать специальные эффекты и маски. Это облегчает процесс получения окончательного изображения средствами многослойной графики - объединением векторных и растровых файлов необходимым, для создания логотипов, печатных рекламных объявлений и картинок для Web.

Из всех новшеств наибольший интерес представляют фирменные внешние модули (plug-ins) Web, обогащающие Сеть средствами векторной графики и навигации. Файл векторной графики неизмеримо меньше растрового файла для такого же изображения и это позволяет увеличивать масштаб фрагментов изображения до 25 тыс. процентов. Теперь появилась возможность назначать URL (унифицированный указатель ресурса) любому объекту.

Принципы, лежащие в основе последних пакетов, полностью меняют представления о векторной графике. CorelXara 1.5 реализует качественно новый подход к визуализации, располагает потрясающими средствами создания выходных файлов .GIF и JPEG и феноменально быстрым внешним модулем браузера для работы с векторной графикой. Пакет Expression 1.0 фирмы Fractal Design позволяет строить контуры из других сложных векторных графических изображений, предоставляя в распоряжение пользователя бесконечное разнообразие визуальных возможностей, недостижимое с помощью других программ.

В отличие от предназначенного для начинающих пользователей программного обеспечения настольных издательских систем или программ редактирования фотоизображений, где, как правило, содержатся наиболее часто используемые средства редактирования, графические пакеты для новичков обычно ориентированы на решение конкретных задач, например построение диаграмм или техническое черчение. Приобрести навыки свободного рисования кривых Безье трудно даже для профессионала; не менее сложно освоить и основные принципы машинного черчения, например изображение разрезов и сечений. Кроме того, многие начинающие пользователи не ощущают различий между растровой и векторной графикой и могут не знать, в каких случаях какими пакетами пользоваться. По этим причинам начинающие должны соизмерять свои задачи с возможностями программы и переходить к полнофункциональному пакету рисования, только когда будут готовы к этому.

В большинстве случаев для создания простых иллюстраций начинающим достаточно уметь работать с теми программными средствами, которые, возможно, у них уже имеются. Комплекты программ Microsoft, Corel и Lotus содержат инструменты рисования в своих модулях текстового процессора и презентационной графики, а также библиотеки клипартов. В Microsoft Office 97 предусмотрена новая линейка заданий, содержащая множество вариантов выбора для создания рисунков, логотипов и текста при работе с разными приложениями. Кроме того, с помощью функций AutoShape можно создавать большое число стандартную форм и даже символов для построения диаграмм (которые могут отбрасывать тени или даже получаться с помощью «экструзии» и благодаря этому приобретать объемность), а галерея WordArt предоставляет интересные и цветные стили текста, которыми можно пользоваться для заголовков или ярлыков.

Для задач технического характера обратитим внимание на такие программы построения диаграмм, как FlowCharter 7 фирмы Micrografx или Visio Professional 4.5 фирмы Visio Corp.. Если же начать работать в области САПР, то существует несколько вполне доступных по ценам и возможностям пакетов, в том числе AutoCAD LT фирмы Autodesk или Design CAD 97 фирмы ViaGrafx.

Чтобы подготовить чертежи для небольших строительных проектов, например реконструкции этапа дома или модернизации кухни, можно воспользоваться пакетами Planix и Draftix фирмы SoftDesk, Visual Home фирмы Books That Work или 3D Home Architect, Edition 2 фирмы Broderbund Software.

Далее следует обзор наиболее известных редакторов векторной графики.

Corel Draw 8-9

Пакет CorelDraw всегда производит сильное впечатление. В комплект фирма Corel включила множество программ, в том числе Corel Photo-Paint. Новый пакет располагает, бесспорно, самым мощным инструментарием среди всех программ обзора, а при этом по сравнению с предыдущей версией интерфейс стал проще, а инструментальные средства рисования и редактирования узлов - более гибкими. Однако что касается новые функций, в частности подготовки публикаций для Web, то здесь CorelDraw уступает CorelXara.

Работа CorelDraw с цветами CMYK оставляет желать лучшего. Цвета файлов GIF и JPEG заметно отличались от цветов, выводимых для пробного отпечатка Matchprint, в то время как пакет FreeHand воспроизводил одинаковые цвета на экране, в файлах Web и на обоих принтерах.

Adobe Illustrator 6

Фирма Adobe Systems представила, наконец, следующую версию своего пакета Adobe Illustrator 6.0. Новая версия - одна из самых дорогих среди автономных программ векторной графики, рассматриваемых в этом обзоре.

Adobe Illustrator работает в среде Windows, но в нем используются диалоговые окна в стиле Windows 3.1 и короткие имена файлов. По функциональным возможностям Illustrator сегодня настолько уступает пакету CorelDraw, не говоря уже о Macromedia FreeHand 7, что мы не стали бы рекомендовать этот пакет для профессиональных художников-графиков, до техпор пока Adobe не выпустит его существенно модернизированную версию.

Micrografx Designer 7

Micrografx Designer 7 - приятная в применении, хоть и не крупная программа, легко справившаяся с большинством тестов, - также заслуживает особого упоминания благодаря своим превосходным средствам для технических иллюстраций. Designer 7 наряду с FlowCharter 7 и Picture Publisher 7 образует ядро комплекта Micrografx Graphics Suite, представляет собой одну из наименее дорогих среди программ данного обзора.

Инструментальные средства рисования пакета Designer - одни из самых простых для освоения и применения. На контекстно-зависимой строке инструментария вверху экрана расположены кнопки для создания и редактировании линий, кривых, звезд и даже многоугольников с криволинейными сторонами (curvygon). Диалоговое окно форматирования объекта содержит непривычно крупные пиктограммы и области выбора образцов внутренней закраски, стиля линий и заполнений, текста и таких характеристик объекта, как имя, размер и расположение.

Подобно CorelXara, в Designer не предусмотрено окно редактирования текста, что заставляет редактировать в режиме полного соответствия WYSIWYG. Перемещения между слоями очень неудобны и хотя можно пользоваться несколькими страницами различного формата, для перемещения объектов между страницами требуется монтажный буфер.

Macromedia FreeHand 7

Пакет Macromedia FreeHand 7 поражает безупречным качеством вывода на экран и четырехцветной печати CMYK и наличием нескольких форматов для Web. Поскольку FreeHand всегда отображает цвета так же, как они будут выглядеть при печати, эта программа была единственной в нашем обзоре, не допускавшей, к нашему большому удовольствию, создание или назначение цветов, которые при печати сильно отличались бы от соответствующих цветов на экране.

В списке цветов FreeHand указываются только те цвета, которые были использованы или созданы вами. Программа позволяет отбирать цвета из нескольких библиотек, в том числе Pantone и Hexachrome для печати, и из палитры Web, оптимизированной как для Mac, так и PC.

Для добавления цветов в список и присвоения имен всем цветам импортированных растровых изображений  пользуются входящим в пакет средством Xtra; подобное средство отсутствует во всех остальных программах. Архитектура Xtra позволяет работать с внешними программными модулями, что дает возможность независимым поставщикам добавлять свои средства в меню Xtra, но не интегрировать их в программу. Наконец нам удалось найти «цветовую пипетку»; этот инструмент находится на панели инструментария Xtra Tools, а не на панели смешения цветов Color Mixer или списке цветов Color List.

Инструментарий FreeHand для рисования и работы с текстом отвечает необходимым требованиям, но несколько ограничен. В интерфейсе FreeHand отдано предпочтение редактированию узлов, а не редактированию объекта в целом. Каждая из операций масштабирования, поворота, зеркального отображения и деформации - выполняемые в CorelDraw манипуляциями в рабочем окне объекта - требует отдельного инструмента из набора инструментария FreeHand. При выборе объекта его точки (узлы) всегда доступны для непосредственного редактирования, но это означает, что  видны узлы и траектории объекта, а не его «законченный» вид. Мы сочли возможности редактирования узлов вполне применимыми, но типы узлов ограничены углами, кривыми и соединительными элементами.

Corel Xara 1.5

CorelXara 1.5 - одна из рассматриваемых в данном обзоре программ нового поколения. Она служит в первую очередь для создания графического изображения на странице за один раз и формирования блока текста за один раз. Программа позволяет выполнять с рисунками, градиентным заполнением, изображениями и диапозитивами такие действия, о которых  могли только мечтать. Хотя Corel рекламирует CorelXara 1.5 как дополнение к CorelDraw 7 для создания графики Web, по существу благодаря высокой производительности, средствам для работы с Web и специализированному инструментарию CorelXara превосходит CorelDraw во многих отношениях.

Благодаря возможностям масштабирования векторной графики и текстурам растровых изображений двумерные объекты начинают все более напоминать трехмерные. Нарисуйте объект. Наложите текстуру (растровое изображение) или закрасьте его (материал). Определите уровень прозрачности. Затем переместите изображение и отредактируйте по своему вкусу. Изображение гитары было получено с помощью средства рисования кривых Безье программы CorelXara. Для построения кривых мы пользовались «перетаскиванием», а для перехода из режима редактирования точек в режим редактирования на уровне объектов - пиктограммами. Было одинаково просто изменять форму, перемещать изображения и объединять биты.

Canvas 5

Пытаясь объединить возможности рисования, создания растровых изображений, редактирования и верстки страниц в одной программе, фирма Deneba Systems разработала пакет Canvas 5, который, реализуя многочисленные функции, ни одну из них не может выполнить безупречно.

Canvas, при всех честолюбивых замыслах его разработчиков, не может считаться полноценным пакетом иллюстративной графики. И хотя утверждается, что Canvas объединяет в себе множество возможностей, на самом деле вам уже в самом начале потребуется выбрать тип документа, который создается.

В зависимости от выбранного типа - Presentation (презентация), Publication (публикация) или Illustration (иллюстрация) - у возникают различные возможности и ограничения, а Canvas не позволяет легко переходить от одного из этих форматов к другому. Документ типа Illustration может располагаться только на одной странице, но иметь несколько слоев. Документ Publication может занимать несколько страниц, но иметь только один слой. И если перейдете из режима Publication в режим Illustration, то получается только первая страница документа Publication.

Fractal Design Expression

Революционный подход к векторной графике, воплощенный в пакете Fractal Design Expression, привел нас в восхищение. Программа предоставляет массу новых возможностей, позволяя, в частности штриховкой, изображать вид естественных материалов. Но поскольку Expression нельзя считать полнофункциональным пакетом, то его лучше использовать в качестве дополнения к другим графическим программам.

Если такие программы, как CorelXara и Designer, предоставляют возможность градиентной закраски вдоль линии, то Expression открывает новые горизонты, позволяя рассматривать линию или контур как направляющую для размещения нового изображения. Если говорить в терминах Expression, в его основу положена концепция Skeleton Stroke, представляющая линию каркас (skeleton) и любое графическое изображение как «штрих» (stroke). Представьте жилки листа в виде линии/каркаса, а форму листа и его раскраску - в виде графического изображения/штриха. Рисование листьев становится простым делом и сводится к рисованию линий.^[2]

1.2.2. Применение векторной графики

Успехи компьютерных технологий, достигнутые в последние годы, не оставляют места сомнениям при выборе способов получения, хранения и переработки данных о сложных комплексных трехмерных объектах, таких, например, как памятники архитектуры и археологии, объекты спелеологии и т. д. Несомненно, что применение компьютеризации для этих целей – дело не далекого будущего, а уже настоящего времени. Последнее, конечно, в большой мере зависит от количества денежных средств, вкладываемых с этой целью.

Системы CAD/CAM используются сегодня в различных областях инженерной конструкторской деятельности от проектирования микросхем до создания самолетов. Ведущие инженерные и производственные компании, такие как Boeing, в конечном счете, двигаются к полностью цифровому представлению конструкции самолетов.

Архитектура является другой важной областью применения для CAD/CAM и совсем недавно созданных систем класса walkthrough (прогулки вокруг проектируемого объекта с целью его изучения и оценки). Такие фирмы, как McDonald's, уже с 1987 года используют машинную графику для архитектурного дизайна, размещения посадочных мест, планирования помещений и проектирования кухонного оборудования. Есть ряд эффектных применений векторной графики в области проектирования стадионов и дизайна спортивного инвентаря, новый парк в Балтиморе (Baltimore Orioles'Camden Yards Park).

Медицина стала весьма привлекательной сферой применения компьютерной графики, например: автоматизированное проектирование инплантантов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизировать необходимость внесения изменений в течение операции, что сокращает время пребывания на операционном столе (очень желательный результат, как для пациента, так и врача). Анатомические векторные модели также используются в медицинских исследованиях и в хирургической практике.

Научные лаборатории продолжают генерировать новые идеи в области визуализации. Задача сообщества компьютерной графики состоит в создании удобных инструментов и эффективных технологий, позволяющих пользователям продолжать научные изыскания за границей возможного и безопасного эксперимента. Например, проект виртуального туннеля NASA Ames Research Center переносит аэродинамические данные в мир виртуальной реальности, интерес к которой значительно вырос в девяностые годы. NASA Ames было одним из пионеров в использовании и развитии технологий погружения людей в мнимую реальность. Специалисты NASA занимались разработкой специальных шлемов и дисплеев, трехмерных аудиоустройств, уникальных устройств ввода для оператора и созданием соответствующего программного обеспечения. Возник ряд компаний, занимающихся виртуальной реальностью, например: Fakespace, Cristal River Engineering и Telepresence Research.

Все эти инженерные и научные применения убеждают, что индустрия машинной графики начала обеспечивать пользователей новой технологией, при которой они действительно уже не заботятся о том, как формируется изображение - им важен результат.

Согласно проведенным  исследованиям, вплоть до начала девяностых годов доходы от использования векторной графики в научно-инженерных приложениях были значительно выше, чем доходы в области бизнеса и других областях, непосредственно не связанных с наукой. Однако в 1991 году доходы были поделены в равной степени, а баланс теперь устойчиво сдвигается в сторону нетехнических приложений. К 2012 году около двух третей всех доходов от компьютерной графики поступит именно из нетехнических областей применения. Некоторые из этих применений получили настолько широкое распространение, что возникли споры, насколько они действительно являются машинной графикой. Например, мультимедиа воспринимают отдельно от машинной графики, что, однако, не так, вследствие явного доминирования графических изображений.

«Классическая» векторная графика до сих пор используется в различных приложениях бизнеса, включая разработку концепции, тестирование и создание новых продуктов, но бизнес также стал лидирующим потребителем систем мультимедиа, например, в обучении или маркетинговых презентациях. Графика все шире проникает в бизнес - сегодня фактически нет документов, созданных без использования какого-либо графического элемента. Соответствующее программное обеспечение специально разработано, чтобы позволить пользователям сконцентрироваться больше на содержании, а не на графическом исполнении.

Грядет всплеск использования графики в анимации, особенно в области индустрии развлечений. Кинофильм Стивена Спилберга «Парк Юрского периода» установил в 1993 году новый стандарт фотореализма в графике. Этот фильм не единичный случай применения 3D графики в кино, и Голливуд расширяет сферу использования специальных эффектов машинной графики, только в 1994 году выпустив несколько высокохудожественных фильмов: «The Lion King», «The Mask», «True Lies» и «Forrest Gump».

Виртуальная реальность находит свою нишу в индустрии развлечений и видеоиграх. Число виртуальных галерей и развлекательных парков быстро растет. По научным оценкам 30% (то есть 144 млрд. долл.) всего дохода от использования систем виртуальной реальности было получено в прошлом году именно от разного рода игр, и доходы от этих применений будут расти.

Лаборатория Media Lab МТИ является уникальным исследовательским центром разработки совершенных систем взаимодействия «человек-компьютер». Например, система News в проекте Future использует последние достижения в области графики, реконструкции звука и изображений, а также моделировании различных объектов для представления новых результатов исследований и их презентации в виде соответствующих текстов, графики, аудио и видео.

1.2.3. Плюсы и минусы векторной графики

Для эффективного применения векторной графики в творческой работе необходимо представлять себе ее достоинства и недостатки.

Достоинства векторной графики

Одним из главных достоинств этого вида графики является возможность неограниченного масштабирования изображения без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла. Это связано с тем, что векторная графика содержит только описания объектов, формирующих изображения, а компьютер или устройство печати интерпретирует их необходимым образом.

Векторную графику значительно легче редактировать, поскольку готовое изображение не является «плоской» картинкой из пикселов, а составлено из объектов, которые могут накладываться друг на друга, перекрываться, оставаясь, в то же время, совершенно независимыми друг от друга.

Векторным программам свойственна высокая точность рисования (до сотой доли микрона).

Векторная графика экономит дисковое пространство, необходимое для хранения изображений. Это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные (математическая формула объекта), используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Описание цветовых характеристик почти не увеличивает размер векторного файла.

Векторные изображения, как правило, занимают меньший объем памяти компьютера по сравнению с растровыми. Гораздо проще описать окружность радиусом 10 и центром в точке х = 20, у = 30, чем помнить все пикселы массива, соответствующего этой окружности.

Для векторных редакторов характерно прекрасное качество печати рисунков и отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое.

Недостатки векторной графики

Практически невозможно осуществить экспорт изображения из растрового формата в векторный. Попробуйте, например, отсканировать герб России, а затем вырезать его на плоттере. И наоборот, обратное преобразование (то есть превращение векторного изображения в растровое) выполняется практически автоматически не только с помощью графических редакторов, но и буфера обмена Windows. Векторная графика ограничена в чисто живописных средствах и не позволяет получать фотореалистичные изображения с тем же качеством, что и растровая. Причина в том, что в отличие от растровой графики, минимальной областью, закрашиваемой однородным цветом, является не пиксел, а объект. А размеры объекта по определению больше.

Векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер для растровой графики. К сожалению, не существует векторных мониторов или векторных сканеров.

В векторной графике невозможно применить обширную библиотеку эффектов (фильтров), используемых при работе с растровыми изображениями.

Строго говоря, ни один современный профессиональный графический пакет не является чисто векторным или чисто растровым, а совмещает в себе элементы как того, так и другого вида графики. Например, векторный редактор CorelDraw имеет как собственные, так и подключаемые (plug-ins) инструменты для редактирования растровых изображений, а последние версии растрового редактора Photoshop включают расширенные инструментальные возможности для работы с векторными объектами.^[3] 

Заключение

        В заключении можно сказать, что компьютерная графика не стоит на месте. Уже давно существуют многочисленные программные и аппаратные реализации алгоритмов построения изображения. На рынке достаточно широко представлены всевозможные графические акселераторы и массивы быстрой памяти. Ведущие производители электронных компонентов поддерживают обработку изображения на уровне процессорной техники (MMX – Intel, 3D Now – AMD), следовательно, становится возможным реализация «медленных», но дающих лучшее качество изображения алгоритмов. Отдельно следует отметить такое явления, как виртуальная реальность, которая уже в настоящее время получает широкое распространение.

Компьютерная графика на данный момент является одним из наиболее быстро и глубоко развивающихся направлений в сфере программных продуктов. Множество пакетов для работы с компьютерной графикой обеспечивают высокий уровень усвоения всех новых навыков по работе с компьютерной графикой. Но с каждым годом их количество и качество неизменно возрастает, поэтому вырастает и количество людей занимающихся компьютерной графикой. Одним словом, компьютерная графика будет развиваться до тех пор – пока будет развиваться и совершенствоваться компьютерная техника.

Работа может быть полезна на уроках информатики в качестве дополнительной литературы.

Список используемой литературы:

1. Информатика Базовый курс Учебное пособие для студентов вузов СПб.: Питер, 2003.- 638с. СПб.: Питер, 2002
2. "Publish/Дизайн, Верстка, Печать (Издательство «Открытые Системы»): http://osp.asu.pstu.ac.ru/publish/1997/04/34.htm (16.04.2012)
3. Графика для WEBa: http://kamcity.iks.ru/pcint/software/stat/web_grafic.htm
4. Lavel. Graphics. Растровая и векторная графика:  http://win-www.klax.tula.ru/~level/graphics/predgrph.html (28.04.2012)
5. Векторная графика: http://imped.vgts.ru/polygraph/vektor.html (30.03.2012)
6. Системы для векторизации и обработки изображений http://www.ascon.ru/kompas/vect.html  (1.05.2012)
7. PC Magazine (Russian Edition) от 22.04.97, с. 185. «Пакеты иллюстративной графики»
8. Руководство пользователя «Corel Draw 8» (русская версия)
9. Е.В. Шикин, А.В. Боресков, А.А. Зайцев «Начала компьютерной графики» Москва «Диалог - МИФИ» 1993
10. Стоянов П.Г. Работа с цветом и графикой, Мн.: БГУИР, 2008