Компьютерная графика

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

А. Ю. Крюков

КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского государственного технического университета

2010

ÓÄÊ 004.92(075.8) Ê85

Рецензенты:

профессор, д-р техн. наук А. Г. Егоров (Тольяттинский государственный университет); доцент, канд. техн. наук В. В. Павлоградский (Пермский государственный технический университет)

Крюков, А. Ю.

К85 Компьютерная графика: учеб. пособие / А. Ю. Крюков.— Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010.—140 с.

ISBN 978-5-398-00482-3

Представлены сведения об общих основах компьютерной графики, опи саны инструменты обработки растровых изображений, разработки художест венных векторных иллюстраций и конструкторской документации.

Рассмотрены вопросы прикладного использования профессиональных растровых и векторных графических редакторов Photoshop, CorelDraw, AutoCAD и подсистемы «Компас График» программы «Компас 3D».

Предназначено для освоения теоретической части дисциплины «Компь ютерная графика» студентами 1 го или 2 го курсов дневной и заочной формы обучения специальности 150001 «Технология машиностроения» специализа ции 120117 «Технология, конструирование и автоматизация нестандартного оборудования». Может быть использовано студентами других инженерных машиностроительных специальностей.

ÓÄÊ 004.92(075.8)

ISBN 978-5-398-00482-3 © ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет», 2010

СОДЕРЖАНИЕ

3.4.Сравнение механизмов формирования изображений в растровой и векторной графике, форматы файлов

ПРЕДИСЛОВИЕ

Структура пособия соответствует рабочей программе дисциплины «Компьютерная графика» и основным задачам ее освоения, которые в ГОС сформулированы в виде требований, предъявляемых к компетенциям будущего специалиста направления 151000 «Конст- рукторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и предусматривают наличие у выпускников следующих знаний и умений:

–знание принципов работы с программным обеспечением для выполнения чертежно-конструкторской документации (интерфейс приложений, управление процессом создания и редактирования графических объектов);

–умение выполнять чертежи изделий с использованием прикладных компьютерных программ, ориентированных на подготовку конструкторской и технологической документации;

–знание основных методов работы на персональном компьютере с прикладными программными средствами, предназначенными для цифровой обработки растровых изображений.

Данные требования определяют следующие основные задачи освоения дисциплины:

–изучение стандартов современной компьютерной графики;

–изучение типов графических файлов и их структуры;

–ознакомление с современными системами компьютерной машиностроительной графики;

–освоение умений практической работы с растровыми графи- ческими файлами (цифровой обработки изображений);

–освоение умений практической работы с векторными графи- ческими файлами, используемыми в современных отечественных

èзарубежных системах автоматизированного проектирования.

Во введении излагается содержание и роль курса в системе подготовки инженера, дается обзор учебно-методической литературы по темам дисциплины.

В первой главе представлены сведения по общей теории компьютерной графики, основные понятия и определения, дана информация по видам компьютерной графики, а также освещены основные

5

вопросы теории цвета. Представлены теоретические сведения о сущности цветовых моделей и цветовых режимов, а также об их прикладном применении.

Во второй главе представлены сведения о растровой графике, включая базовые понятия размера и разрешения, описание типов растровых файлов и областей их использования, состава инструментов обработки растровых иллюстраций и их практического применения, алгоритмов сжатия графической информации.

Âтретьей главе представлены сведения о векторной графике, включая базовые понятия структуры векторной иллюстрации, описание типов векторных файлов и областей их использования, состава инструментов обработки векторных иллюстраций и основных приемов их практического применения, включая использование макроэлементов и библиотек.

Четвертая глава содержит краткие сведения по фрактальной графике. Описано назначение, структура иллюстраций, алгоритмы формирования изображений и основные программы создания фрактальных рисунков.

Âпятой главе рассматривается интерфейс широко используемых растровых и векторных редакторов графики (программ для создания и обработки изображений), а именно программ Photoshop, CorelDraw, AutoCAD и «Компас-График». Приводятся сведения по функциональному назначению элементов интерфейса и инструментальных панелей, элементам техники работы. Представлены общие алгоритмы работы программного обеспечения при создании и редактировании векторных изображений.

Âзаключении представлены общие выводы по изложенному материалу и методические рекомендации по дальнейшему освоению курса в соответствии с тенденциями развития средств создания

èобработки графических иллюстраций, что может способствовать углублению знаний студента в теоретической части курса, а также совершенствованию умений и развитию навыков прикладного применения чертежно-конструкторских редакторов.

Следует отметить, что приобретение студентами умений практического использования прикладного программного обеспечения, предназначенного для создания и обработки графических изображений на компьютере, в рамках изучения дисциплины «Компью-

6

терная графика» является важным звеном в процессе формирования современного инженера. Но эффективная работа в области прикладного использования программного обеспечения может быть основана только на фундаментальных знаниях структуры и способов обработки изображений, которые определяют возможность применения инструментария соответствующих графических редакторов.

Представленные теоретические сведения позволяют систематизировать знания в области современной компьютерной графики и практического применения компьютерных программ, предназна- ченных для производства инженерной и иллюстративной графики в конструкторской, технологической и иных видах технической и научной документации.

Материал составлен таким образом, чтобы предоставить студенту возможность изучить теоретические основы создания компьютерных иллюстраций, полный спектр базовых возможностей современных средств растровых и векторных графических редакторов и подробно ознакомить будущего специалиста с наиболее широко используемыми системами подготовки чертежно-конст- рукторской документации. Для качественного восприятия излагаемого материала студенту необходимы знания основ инженерной графики и начертательной геометрии, математики в объеме 1-го курса технического вуза, хорошее владение персональным компьютером на уровне пользователя — знание основных приемов работы с программами, предназначенными для функционирования под управлением операционной системы Windows, способность и умение самостоятельно рассуждать, обобщать и систематизировать информацию, логически мыслить.

Автор учебного сособия — доцент кафедры «Технология, конструирование и автоматизация в специальном машиностроении» аэрокосмического факультета ПГТУ, канд. техн. наук Алексей Юрьевич Крюков. Структура и последовательность изложения материалов выработаны исходя из содержания научно-технической и учебно-методической литературы по темам курса и личного опыта автора по самостоятельному изучению и освоению современных программ растровой и векторной графики, в том числе в ходе практической конструкторской работы.

7

Автор просит направлять свои отзывы, замечания и пожелания по адресу: 614000, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, Пермский государственный технический университет, аэрокосмический факультет, кафедра «Технология, конструирование и автоматизация в специальном машиностроении», А. Ю. Крюкову. Контактный телефон +7-(342)-239-15-08.

ВВЕДЕНИЕ

Âнастоящее время графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего большинства компьютерных систем. Помимо профессионального программного обеспечения, предназначенного для работы с графикой, многие современные программы подготовки текстовой документации содержат встроенные графические редакторы, которые часто обладают довольно широкими возможностями по созданию деловой и иллюстративной графики.

Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности.

Âкурсе «Компьютерная графика» изучаются методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-ап- паратных вычислительных комплексов, использование которых на практике является необходимым для современного специалиста, как в области подготовки текстовой документации, содержащей графические объекты, так и чертежей.

Âсвете этого студентам машиностроительных специальностей необходимо приобрести знания основ теории построения различ- ных типов компьютерных иллюстраций и умения работы с программным обеспечением, представляющим современные системы создания и обработки изображений. При этом особое внимание следует обратить на изучение систем подготовки графической конструкторской документации.

Освоение дисциплины включает изучение общих принципов

èприобретение умений создания и цифровой обработки растровых изображений, создания и редактирования векторных иллюстраций, а также применения профессиональных компьютерных графиче- ских пакетов, предназначенных для использования при разработке машиностроительных чертежей (конструкторской документации) в процессе конструкторской подготовки производства.

Анализ учебно-методической и научно-технической литературы показал, что существует достаточно большое количество источ-

9

ников, освещающих область компьютерной графики. Небольшая их часть приводится в списке литературы настоящей работы. Есть много информации по отдельным аспектам изучения дисциплины,

îкоторых было сказано в предисловии.

Âчастности, в источниках [1, 2, 3] представлена информация

îтеории цвета, цветовых моделях и режимах. Также в данных учебниках и учебных пособиях содержатся сведения о способах формирования растровых и векторных изображений, их структуре и областях использования.

Теория компьютерной графики неразрывно связана с практикой ее применения, и этому посвящена многочисленная литература, освещающая использование растровых [9–13] и векторных графи- ческих редакторов [14–30] в области создания деловой и иллюстративной [14–18], а также инженерной [19–30] графики. Следует отметить предметный (специализированный) подход, отличающий указанные работы — учебные пособия и справочники,— посвященные конкретному программному обеспечению и включающие подробное описание инструментария, примеры создания и обработки графики и задания для самостоятельной работы. Такое построение материала очень логично и методически правильно, поскольку предоставляет возможности самостоятельного творческого освоения приемов работы с соответствующими программами.

Вся представленная литература может быть использована для приобретений умений работы с соответствующими программами. При этом следует отметить, что для начинающего пользователя не слишком важен год выпуска книги, поскольку базовые приемы работы, являющиеся основой создания графики, примерно одинаковы для разных поколений программ, предназначенных для функционирования в операционной системе Windows.

Объем и содержание материала из литературы отбираются студентами самостоятельно в зависимости от изучаемой темы.

Âцелом можно сказать, что изучение компьютерной графики представлено двумя направлениями: теория формирования графи- ческих изображений и прикладное использование программного обеспечения (графических редакторов). Изучение каждого из этих направлений по отдельности, по мнению автора, для инженера малопродуктивно. Без знания теоретических основ нельзя осваивать

10