F530EFB30609B81FDFDE985C2ED2DB0F

ГЛАВА 8

КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

В главе дается общая характеристика компьютерной графики. Сравниваются растровая и векторная графика. Уделяется внимание технологиям обработки графики.

8.1. Понятие и виды компьютерной графики

Компьютерная графика — технология и результат создания и обработки графических изображений средствами вычислительной техники.

Компьютерная графика применяется в различных сферах человеческой деятельности: в науке, технике, веб-дизайне, полиграфии, кино, рекламе, медицине, ветеринарии и т.д.

Наиболее распространенные из существующих методов представления компьютерных изображений можно разделить на две большие категории: растровые и векторные.

Растровая графика – это способ представления изображения как совокупности точек – пикселей.

Растр, или пиксель (от лат. rastrum – мотыга, англ. pixel – сокращение от picture element – элемент изображения) – это отдельный элемент растрового изображения, цвет которого можно задать независимым образом.

Чем больше пикселей содержит изображение, тем визуально оно качественнее и тем больше размер файла (рис. 17).

Рис. 17. Структура растрового изображения (часть изображения увеличена в восемь раз)

81

Раздел 3. Технологии обработки информации

Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных.

Растровая графика широко используется для представления реальных образов, прежде всего для работы с художественными изображениями, поскольку позволяет с фотографической точностью передавать детали.

В настоящее время существует развитая система внешних устройств для ввода (оцифровки) растровых изображений (сканеры, цифровые фотокамеры и прочее).

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

Несмотря на несомненные плюсы растровой графики, она имеет и некоторые недостатки, ограничивающие ее применение.

При масштабировании и вращении растровых изображений возникают искажения. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали. При увеличении изображений количество точек не увеличивается, а увеличивается их размер, что искажает иллюстрацию (явление пикселизации).

Для хранения растровых изображений требуется большой объём памяти, поскольку в файле растрового изображения запоминается информация о цвете каждого видеопикселя в виде комбинации битов.

Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.

Указанные ограничения снимаются при использовании векторной графики.

Векторная графика — это способ представления изображения в виде графических элементарных фигур – примитивов, описываемых

математическими формулами.

В векторной графике изображения строятся из прямых, окружностей, прямоугольников и т.д. Векторное изображение хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов.

Пример векторного изображения представлен на рисунке 18.

82

Глава 8. Компьютерная графика

Рис. 18. Векторное изображение собаки

В трехмерной компьютерной графике могут использоваться «пространственные» примитивы – куб, сфера и т. п.

Векторные изображения хорошо масштабируются без потери качества и занимают относительно небольшой объём памяти.

Векторная графика может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

Однако, сложность описания векторного изображения не позволяет автоматизировать ввод информации и сконструировать аппаратуру наподобие сканера для растровых изображений.

Векторные редакторы сохраняют изображения в своих собственных форматах, и конвертируют файлы, созданные в других редакторах, часто с погрешностями.

Векторная графика используется для отображения объектов с чёткой границей и ясными деталями (для создания шрифтов, логотипов, для построения чертежей, диаграмм, графиков, для создания технических иллюстраций и т.п.). Сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к реалистическим и находят применение в мультипликации, кино, компьютерных играх. Тем не менее, векторная графика не позволяет получать изображений фотографического качества.

8.2. Форматы графических файлов

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

В условиях отсутствия стандартов каждый разработчик изобретал формат для собственных приложений. Но с начала 80-х гг. официальные группы по стандартам начали создавать общие форматы для различных приложений. Однако единого формата, пригодного для всех приложений, нет и быть не может.

83

Раздел 3. Технологии обработки информации

Умение разбираться в особенностях форматов имеет большое значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями.

Важно различать векторные и растровые форматы (таблицы 12,

13).

84

Глава 8. Компьютерная графика

8.3. Графические редакторы: виды, технологии

Графический редактор – программа, предназначенная для автоматизации процессов построения графических изображений.

Графические редакторы делятся на растровые, позволяющие создавать и редактировать растровые изображения и сохранять их в различных растровых форматах, и векторные, предназначенные для работы с векторными изображениями.

К популярным растровым редакторам относятся Microsoft Paint (простой редактор, входит в состав ОС Windows), Microsoft Photo Editor, GIMP, Corel Painter, Adobe Photoshop (мощный популярный редактор).

Наиболее популярными векторными редакторами являются

CorelDRAW, Xara Xtreme, AutoCAD, ArchiCAD, Adobe Flash, Adobe Illustration. В MS Word встроен собственный простой векторный процессор.

Растровые и векторные редакторы стремятся сблизиться друг с другом. Например, Adobe Photoshop не является чисто растровым редактором, a CorelDRAW имеет довольно развитые средства работы с растровой графикой.

Технологии графического редактора – это системы понятий и приемов работы в графическом редакторе.

Основная технология — это рисование элементарных фигур

(прямой линии, кривой, прямоугольника, эллипса, многоугольника и т. д.). Фигура рисуется в два этапа:

∙выбирается из меню объект (инструмент или фигура); ∙производится рисование-редактирование.

Чтобы выполнить какую-либо операцию над объектом, его сначала необходимо выделить. Выделение — выбор части рисунка. Для выделения объектов в растровом графическом редакторе обычно имеются два инструмента: выделение прямоугольной области и выделение

85

Раздел 3. Технологии обработки информации

произвольной области. Выделение объектов в векторном редакторе осуществляется с помощью инструмента выделение объекта (на панели инструментов изображается стрелкой).

С выделенным объектом в любом графическом редакторе можно проделывать следующие операции:

∙удаление, ∙копирование, ∙вырезание,

∙вставка объекта, предварительно скопированного в буфер обме-

на;

∙перемещение, ∙группирование выделенных объектов в один объект,

∙преобразования (поворот, увеличение, растяжение, изменение толщины, цвета, заливка и т. д.).

Текстовые инструменты позволяют добавлять в рисунок текст и форматировать его. С помощью масштабирующих инструментов можно увеличивать или уменьшать масштаб представления объекта на экране, не влияя при этом на его реальные размеры. В растровых реакторах такой инструмент называется «Лупа». Инструмент «Палитра» дает возможность выбора цвета объекта и его элементов.

Окно графического редактора, как правило, содержит следующие основные элементы (рис. 19).

Рис. 19. Основные элементы окна графического редактора (на примере Paint):

1 – строка заголовка окна программы; 2 – главное меню; 3 – панель инструментов; 4 – рабочая область окна приложения

Строка заголовка в верхней части окна приложения содержит его название, а также название текущего файла и используется для перемещения окна.

86

Глава 8. Компьютерная графика

Главное меню предоставляет пользователю доступ ко всем основным функциям редактора.

Панель инструментов содержит набор пиктограмм для доступа к основным инструментам (например, выделение, кисть, ластик, лупа, палитра и прочее).

Центральная часть редактора – рабочая область – предназначена для создания изображения и непосредственной работы с ним.

Вопросы для самопроверки

1.Что такое компьютерная графика?

2.В чем заключаются основные достоинства растровой графики?

3.Что называют растром?

4.Чем объясняется явление пикселизации изображений?

5.В каких областях человеческой деятельности находит применение векторная графика?

6.В каких форматах возможно сохранение векторных изображений?

7.Графические файлы каких форматов используются при создании веб-стра- ниц?

8.Какие форматы графических файлов обеспечивают наиболее качественное сжатие изображений?

9.Что такое графические редакторы?

10.Какие программы можно использовать для создания и редактирования векторных изображений?

11.Что понимают под технологиями графического редактора?

12.Какие операции над объектом возможны в графическом редакторе?

13.Из каких основных элементов состоит окно графического редактора? 14.Какие инструменты используются для преобразования объектов в графиче-

ском редакторе?

87

ГЛАВА 9

МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В главе объясняется термин мультимедиа. Говорится о составляющих мультимедийных приложений. Поясняется понятие компьютерной презентации. Обращается внимание на средства для создания мультимедийных приложений. Приводится характеристика средства разработки презентаций Microsoft PowerPoint.

9.1. Понятие мультимедиа, назначение

Мультимедиа (от англ. multi – много, media – носитель, среда) – термин, указывающий в сочетании с другими терминами (информация, средства, технология и др.) на интегрированное представление и обработку различных форм информации (текста, звука, изображений и видео).

Интегрированность подразумевает не просто наличие всех указанных составляющих, но их синхронизацию, взаимодействие и направленность на решение общих задач.

Мультимедийные технологии – это система компьютерных информационных технологий, позволяющие объединять разнородную информацию (текст,

графику, звук, видео) в единой компьютерной информационной среде.

Для реализации мультимедийных технологий необходимо специально программное и аппаратное обеспечение.

Мультимедийное программное обеспечение – это программные средства, предназначенные для создания и/или воспроизведения мультимедийных

документов и объектов.

Мультимедийное аппаратное обеспечение – это оборудование, необходимое для создания, хранения и воспроизведения мультимедийного программного

обеспечения.

Компьютер, снабжённый аппаратными и программными средствами, реализующими технологию мультимедиа, называют мульти- медиа-компьютером.

Результатом применения мультимедиа технологий является

мультимедийный продукт/мультимедийные приложения.

Мультимедийным продуктом может быть презентация, документ с

88

Глава 9. Мультимедийные технологии

внедренными аудио/видеофрагментами, мультимедийная энциклопедия, словарь со звуковым сопровождением и т.д.

Внастоящее время мультимедийные технологии находят широкое распространение в различных сферах человеческой деятельности.

Самое широкое применение мультимедиа нашло в образовании.

Внастоящее время в мультимедийной форме представляют курсы лекций, методические пособия, учебники, энциклопедии, различные атласы и т.д. Распространение получает дистанционное обучение (например, в школе дистанционного образования в МГУ – http://www.distance.msu.ru, в Интернет-университете информационных технологий – http://www.intuit.ru/).

Психологами доказано, что из визуально поданной информации человек воспринимает только 25 %, из аудио – 12 %, в случае совмещения двух каналов может быть воспринято до 65 % объема информации. Кроме того, использование мультимедиа в учебном материале делает его интересным, привлекательным для учащихся, что в свою очередь повышает уровень обучения и увеличивает аудиторию учащихся.

Компьютеризация и широкое внедрение мультимедийных технологий в образовательный процесс являются для отечественной системы образования чрезвычайно актуальными.

Вделовой сфере используются аудио- и видеоконференции и голосовая почта. Мультимедийные технологии находят применение в редакционной деятельности (компьютерные издательства), в подготовке информационных и рекламных листков, интерактивных презентаций.

Мультимедийные технологии используются в развлекательных целях (игры, фильмы и т.д.).

9.2. Составляющие мультимедийных приложений

Мультимедиа объединяет четыре типа разнородных данных в единое целое. В мультимедийных технологиях используются:

∙текст; ∙графика; ∙звук; ∙видео.

В мультимедиа используются различные форматы представления текста, в т.ч. txt, doc, html, pdf. Большие возможности для разработки мультимедийных продуктов имеют форматы html и pdf.

HTML (Hypertext Markup Language) – язык разметки гипертекстовых документов. В html-документах присутствуют специальные команды-

89

Раздел 3. Технологии обработки информации

теги, которые определяют правило форматирования документа. Приложения, выполненные в этом формате, могут быть просмотрены с помощью программы-браузера.

Формат pdf (Portable Document Format) – формат хранения документов, разработанный фирмой Adobe. Для работы с pdf-документов можно использовать программу Adobe Reader.

В мультимедийных приложениях используются статические и динамические графические объекты. Наиболее часто статические объекты (рисунки и фотографии) представляются в формате gif и jpg, динамические (анимациия) – в формате gif и sfx.

Развитие мультимедийных технологий начиналось со звука, поэтому вполне логично, что это направление наиболее развито. Звук является наиболее выразительным элементом мультимедиа.

Формат wav — наиболее широко распространенный формат цифрового кодирования звуковой информации в среде Windows. Самым известным и популярным из распространённых на сегодняшний день звуковых форматов является mp3.

Цифровое видео может быть представлено в форматах avi, qt, mov, mpg, mpeg, dat, mp4.

Формат avi (англ. Audio Video Interleave) разработан для записи и воспроизведения видео в операционной системе Windows, позволяет одновременно хранить изображение и звук. Они записываются попеременно, так что после кадра идет запись звукового сопровождения к нему.

Форматы qt, mov (англ. Quick Time Movie) – наиболее распространенные форматы для записи и воспроизведения видео, разработанный фирмой Adobe в рамках технологии Quick Time.

Форматы mpg, mpeg, dat, mp4 (англ. Motion JPEG) — формат для записи и воспроизведения видео, разработанный группой экспертов по движущимся изображениям (MPEG – Moving Picture Expert Group).

Форматы мультимедиа-данных неотъемлемы от кодирования.

Ко́дек (англ.codec – сокр. от coder/decoder – кодировщик/декодировщик) — устройство или программа, способная выполнять преобразование потока

мультимедийных данных.

Кодеки могут, как кодировать данные (для передачи, хранения), так и раскодировать (для просмотра или изменения в формате, более подходящем для этих операций).

В настоящее время существует достаточное количество программ- но-аппаратных средств для работы с мультимедийными данными, использующих алгоритмы сжатия данных. Методы сжатия данных осно-

90