MU1571

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра металлургического оборудования

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим работам по дисциплине «Компьютерная графика» для студентов направления

151000 «Технологические машины и оборудование»

А.А. ХАРИТОНЕНКО

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

Компьютерная графика и её применение

Компьютерная графика – это предмет, занимающийся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере [1].

Работа с компьютерной графикой – одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. В разных сферах деятельности время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений, выпуске рекламной листовки или буклета, подготовки презентаций. Не всегда целесообразно поручать такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агентствам, если имеется возможность использовать собственные силы и доступные программы.

Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера чертежи, схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт.

Основные области применения компьютерной графики можно подразделить на нижеследующие.

1.Научная графика. Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства – графопостроители (плоттеры) для вычерчивания

3

чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.

2.Деловая графика – область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки – вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.

3.Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом САПР (систем автоматизации проектирования). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения.

4.Иллюстративная графика – это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.

5.Художественная и рекламная графика – ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации. Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и "движущихся картинок". Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связаны с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, от расположения теней, от

4

фактуры поверхности, требует расчетов, учитывающих законы оптики.

6.Компьютерная анимация – это получение движущихся изображений на экране. Художник создает рисунки начального и конечного положения движущихся объектов, а промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

7.Мультимедиа – это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика,

векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

В растровой графике изображение представляется в виде набора окрашенных точек. Такой метод представления изображения называют растровым.

Применяют растровую графику при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художниками, или фотографии.

Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. Векторный метод – это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В

5

данном случае вектор - это набор данных, характеризующих какой-либо объект. Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их

обработки. Такие средства широко используют в рекламных агенствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании.

Фрактальная графика, как и векторная – вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину.

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

6

1. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА С ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКОЙ В INKSCAPE

Inkscape – векторный графический редактор (рис. 1), удобен для создания как художественных, так и технических иллюстраций (вплоть до использования в качестве САПР общего назначения) [2].

Рис. 1. Редактор Inkscape

В данном разделе студенты изучают:

1)особенности векторной графики и область её применения.

2)основные принципы и методы работы с векторными графическими пакетами;

3)модели данных векторной графики: объекты, контуры и их атрибуты;

4)основные объекты векторной графики: кривые безье, сплайны;

5)форматы файлов векторной графики (*.ai, *.eps и др.);

6)проблемы преобразования (трассировки) растровых изображений в векторную форму;

7)пакет двухмерной векторной графики Inkscape.

7

Задание № 1. Создание векторных изображений

Создать в редакторе Inkscape векторный логотип или рекламное объявление на свободную тему. При выполнении задания с помощью графических примитивов и кривых, работая с узлами, нарисовать эмблему; добавить текст, подобрав соответствующий шрифт; использовать различные эффекты оконтуривания текста, отбрасывания тени от текста. Полученное изображение должно состоять не менее чем из 10 объектов.

2.ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА С РАСТРОВОЙ ГРАФИКОЙ В GIMP

GNU Image Manipulation Program или GIMP – растровый графический

редактор (рис. 2), программа для создания и обработки растровой графики и частичной поддержкой работы с векторной графикой [3].

Рис. 2. Редактор GIMP

8

В данном разделе студенты знакомятся с назначением и атрибутами следующих инструментов и функций пакета: настройка параметров пакета, загрузка, импорт, сохранение и экспорт изображений; геометрические преобразования всего изображения (повороты, масштабирование, сдвиг, нелинейные преобразования и т. п.); изменение размеров и пространственного разрешения изображений; установка цветовых моделей; работа с цветовыми каналами; использование цветовых каналов для получения художественных эффектов и для улучшения качества сканированных изображений; коррекция целого изображения (уровни, яркость, контраст, цветовой баланс и т. п.); инструменты рисования и редактирования; формы, прозрачность и режимы кистей; кривая Безье; создание, копирование, перемещение и редактирование контуров областей; закрашивание и обводка контуров; назначение, создание и удаление, включение и выключение, изменение расположения слоев; создание и работа с корректирующими слоями; корректирующая фильтрация (изменение резкости, контрастности, добавление и удаление шума, фильтры для выделения контуров); улучшение качества сканированных изображений; преобразующие фильтры (кристаллизация, барельеф, закручивание, рябь, эффекты освещения).

Задание № 2. Обработка растровых изображений

1.Фотомонтаж. Смонтировать на пейзажной фотографии несколько объектов (фигур людей, животных, небесных светил). Сделать надпись, имитирующую дату, проставляемую фотоаппаратом.

2.Фотомонтаж: портрет + головной убор. Далее изображение преобразовать в дуотон в стиле старой выцветшей фотографии. Добавить обгоревший край.

3.Преобразовать черно-белое изображение здания в цветное. Добавить солнечные блики на стеклах и крыше.

4.Преобразовать цветное изображение в изображение в стиле старинной раскрашенной фотографии. Добавить фигурно вырезанные края.

9