Конспект_лекц_Кишкурно
.pdfЛЕКЦИЯ 13
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
Компьютерная графика – раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощи компьютерной техники.
Различают три вида компьютерной графики. Это растровая, векторная и фрактальная графика. Они различаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
13.1. Виды компьютерной графики
Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Растровые изображения формируются в процессе преобразования графической информации из аналоговой формы в цифровую (например, в процессе сканирования рисунков и фотографий, при использовании цифровых фото- и видеокамер) и реже создаются с использованием графических редакторов. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку.
Программные средства для работы с векторной графикой, наоборот, предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного 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. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах. Рассмотрим каждый вид графики отдельно.
Растровая графика. Растровое изображение в компьютерной графике кодируется по принципу мозаики. Все оно разбивается на мелкие
111
ячейки, каждая из которых получает усредненный по занимаемой площади цвет. Растровый рисунок похож на лист клетчатой бумаги, на котором каждая клеточка закрашена определенным цветом.
Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (либо черная, либо белая – либо 1, либо 0). Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. Каждый пиксель растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Качество растрового изображения зависит от разрешения (количества пикселей на дюйм, dpi). Чем выше разрешение, тем более точно воспроизводятся детали изображения. Однако увеличение разрешения приводит к увеличению размеров файла.
Среди растровых графических редакторов есть простые, например, стандартное приложение Paint, и мощные, профессиональные графические системы, такие как Adobe Photoshop и Corel Photo-Paint.
Кдостоинствам растровых программ можно отнести высокое качество изображений и легкий вывод на печать. К недостаткам – большой объем занимаемой памяти и потерю качества изображения при его увеличении.
Векторная графика. Векторные программы хранят информацию об объектах, составляющих изображение (прямых линиях, дугах, окружностях, прямоугольниках и т. д.), в виде математических описаний. Из простых векторных объектов создаются различные рисунки. Способ представления изображения оказывает большое влияние на качество редактирования, печати, а также объем занимаемой памяти. Векторные графические изображения являются оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежей, схем и т. д.), для которых имеет значение сохранение четких и ясных контуров.
Векторное изображение масштабируется без потери качества: масштабирование изображения происходит при помощи математических операций: параметры примитивов просто умножаются на коэффициент масштабирования. Векторное изображение можно расчленить на отдельные элементы (линии или фигуры), и каждый редактировать, трансформировать независимо.
Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространены CorelDRAW и Adobe Illustrator, система автоматизированного проектирования AutoCad.
Кдостоинствам векторных программ можно отнести довольно небольшой объем занимаемой памяти, возможность масштабирования без потери качества. К недостаткам – то, что качество векторных изо-
112
бражений далеко от фотографического, поэтому, как правило, векторные изображения больше подходят для рисованных иллюстраций или чертежей.
Фрактальная графика. Фрактал («фрактус» – состоящий из фрагментов) – это рисунок, который состоит из подобных друг другу элементов. Фрактальная графика, как и векторная, является вычисляемой, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти ПК не хранятся. Изображение строится по уравнению. Простейшим элементом является фрактальный треугольник.
Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путем автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. Изменение значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики является то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы. Недостаток – трудность восприятия результатов изменения параметров.
13.2. Основные цветовые модели
Цвета образуются в природе двумя противоположными путями. Во-первых, источники света (солнце, лампочки, экраны компьютеров и телевизоров) излучают свет различных длин волн, воспринимаемый глазом как цветной. Во-вторых, попадая на поверхность несветящихся предметов, свет частично поглощается, а частично отражается, и отраженное излучение воспринимается глазом как окраска предметов. Таким образом, цвет объекта возникает в результате излучения или отражения. Для описания излучаемого и отраженного цветов используются разные математические модели.
Цветовая модель RGB. Модель RGB описывает излучаемые цвета и основана на трех базовых цветах – Red (Красный), Green (Зеленый), Blue (Синий). Остальные цвета образуются при смешивании этих трех основных. При наложении одного компонента на другой яркость суммарного цвета увеличивается. При совмещении всех трех основных цветов получается серый цвет, который при большей яркости стремится к белому.
Такой метод получения нового оттенка, при котором суммируются яркости составляющих компонентов, называется аддитивным (суммирующим). Он применяется везде, где изображение просматривается в проходящем свете: в слайд-проекторах, мониторах, телевизорах и т. д.
113
Ваддитивной модели центральная точка, имеющая нулевые значения компонентов (0, 0, 0), имеет черный цвет (отсутствие свечения экрана монитора). Белому цвету соответствуют максимальные значения составляющих (255, 255, 255). Модель RGB является аддитивной,
аее компоненты: красный (255, 0, 0), зеленый (0, 255, 0) и синий (0, 0, 255) – называют основными цветами.
Цветовая модель CMYK. Окрашенные несветящиеся объекты поглощают часть спектра белого света, падающего на них, и отражают оставшееся излучение. Чем больше краски находится на бумаге, тем больше света она поглощает и меньше отражает. Цвета, которые используют белый свет, вычитая из него определенные участки спектра, называются субтрактивными (вычитательными). Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а цвета, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого: Голубой (Cyan) = Бе-
лый – Красный; Пурпурный (Magenta) = Белый – Зеленый; Желтый
(Yellow) = Белый – Синий. Эти три цвета являются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до белого.
Эта модель используется для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что их видят не в проходящем, а в отраженном свете. Существенную трудность в полиграфии представляет получение черного цвета. Теоретически его можно добиться совмещением трех дополнительных или основных красок, но на практике результат оказывается негодным. Поэтому в цветовую модель CMYK добавлен еще один цвет – черный. Ему эта модель обязана бу-
квой K в названии (Cyan Magenta Yellow BlacK).
Втипографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный отпечатки, получают полноцветные иллюстрации. Поэтому готовое изображение перед печатью разделяют на четыре одноцветные изображения. Этот процесс называется цветоделением.
Цветовая модель HSB. Модель HSB – самая интуитивно понятная и удобная для человека. Она основана на цветах модели RGB, но имеет другую систему координат. В модели HSB тоже три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Комбинируя эти три компонента, можно получить не меньшее количество произвольных цветов, чем в других цветовых моделях.
Цветовая модель LAB. Достоинством этой модели является ее независимость от способа производства цвета; в ее системе можно описывать как цвета печати, так и цвета, излучаемые монитором. Для
114
построения модели LAB также используются три компонента. Если модель HSB оперирует понятиями Тон, Насыщенность и Яркость, модель RGB – понятиями Красный, Зеленый и Голубой, то цветовая модель LAB использует понятия Яркость (Lightness) и Интенсивность (Chroma), которые вместе составляют информацию об Освещенности (Luminance) в изображении, содержащуюся в канале L. Канал A хранит информацию о Тонах от зеленого до пурпурного, и, наконец, информация о Тонах от голубого до желтого приходится на канал В.
13.3. Графические форматы
Любое графическое изображение сохраняется в файле. Способ размещения графических данных при их сохранении в файле определяет графический формат файла. Различают форматы файлов растровых изображений и векторных изображений.
Растровые изображения сохраняются в файле в виде прямоугольной таблицы, в каждой клеточке которой записан двоичный код цвета соответствующего пикселя. Такой файл хранит данные и о других свойствах графического изображения, а также алгоритме его сжатия.
Векторные изображения сохраняются в файле как перечень объектов и значений их свойств – координат, размеров, цветов и т. п.
Как растровых, так и векторных форматов графических файлов существует достаточно большое количество.
Формат файла влияет на объем памяти, который занимает этот файл. Графические редакторы позволяют пользователю самостоятельно избирать формат сохранения изображения.
Итак, рассмотрим наиболее распространенные графические форматы, использующиеся для создания изображений, фотографий, анимаций и т. д.
BMP (Windows Device Independent Bitmap) – родной формат Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows, и на этом область его применения заканчивается. Попытка использование BMP не для нужд Windows является достаточно распространенной ошибкой.
GIF (CompuServe Graphics Interchange Format). Не зависящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GlF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений
115
по сетям. В 1989 г. формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZWкомпрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).
JPEG (Joint Photographic Experts Group). Строго говоря, JPEG'oм
называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, а на разнице между пикселями.
Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество. Используя JPEG, можно получить файл в 1–500 раз меньше, чем BMP. JPEG'ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы.
TIFF, TIF (Target Image File Format). Аппаратно независимый формат TIFF – один из самых распространенных и надежных на сегодняшний день, его поддерживают практически все программы на PC и Macintosh, так или иначе связанные с графикой. TIFF подходит только в случае передачи растровой графики. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных (Шишковых) цветов. TIFF может содержать обтравочные контуры, альфа-каналы, слои, другие дополнительные данные.
Существуют универсальные форматы графических файлов, которые одновременно поддерживают и векторные, и растровые изображения.
Формат PDF (англ. Portable Document Format – «портативный формат документа») разработан для работы с пакетом программ Acrobat. В этом формате могут быть сохранены изображения и векторного, и растрового формата, текст с большим количеством шрифтов, гипертекстовые ссылки и даже настройки печатающего устройства. Размеры файлов достаточно малы. Он позволяет только просмотр файлов; редактирование изображений в этом формате невозможно.
Формат EPS (англ. Encapsulated PostScript – «инкапсулированный постскриптум») – формат, который поддерживается программами для разных операционных систем. Рекомендуется для печати и создания иллюстраций в настольных издательских системах. Этот формат позволяет сохранить векторный контур, который будет ограничивать растровое изображение.
116
ЛЕКЦИЯ 14
MICROSOFT VISIO 2003
Microsoft Visio 2003 – программа для создания технических, архитектурных чертежей, бизнес-диаграмм, блок-схем программ, планов местности, схем тепло-, водо-, электроснабжения, работы с техническими документами и диаграммами.
Интерфейс программы Visio 2003 построен по стандартам Windows. Документ Visio состоит из одного или нескольких листов.
Лист рисунка по умолчанию имеет формат А4 (210×297 мм), но размер листа не ограничен. Элементы листа: сетка (grid), линейки (rulers), ярлык (page tab), на котором виден номер листа. Сетку и линейку можно скрыть (показать) с помощью команды меню Вид / Ли-
нейка (Сетка) (View / Ruler(Grid)).
Ярлык (имя страницы) позволяет переходить к нужному листу, делая его активным. Щелчок по ярлыку ПКМ открывает доступ к меню управления листами документа: Вставить новый лист (Insert Page), Удалить лист (Delete Page) или Переименовать лист (Rename Page) или Поменять порядок следования
(Reorder Page).
14.1. Создание фигур
Фигура (shape) – любой графический объект или их группа. В Visio различают фигуры: одномерные (1-D); двумерные (2-D); трехмерные (3-D) – это просто двумерные с тенью, третья координата в чертежах Visio отсутствует.
Для изменения типа фигур используют команду меню Формат / Поведение (Format / Behavior). В диалоговом окне установить опцию (для выделенной фигуры) Взаимодействие стиля (Interaction Style): Строка (Line) – установить тип (1-D), Ящик (Box) – установить тип (2-D).
При этом меняется число маркеров и, соответственно, возможности управления фигурой. Чтобы сделать выделенную фигуру трех-
мерной: Формат / Тень (Format / Shadow).
Создавать фигуры можно двумя способами: с помощью мастеров (образцов) из панели трафаретов или посредством инструментов ри-
сования.
117
Чтобы создать фигуру с помощью мастера, надо задать категорию Файл / Фигуры (File / Shapes), выбрать в ней шаблон и левой кнопкой мыши перетащить мастера на лист рисунка.
Фигуры, созданные с помощью инструментов рисования, называются пользовательскими. Основные инструменты рисования расположены на панели Рисование (Drawing), которая открывается при нажатии кнопки Инструменты рисования (Drawing Tools) (панель Standard), либо Вид / Панели инструментов / Рисунок.
Инструмент Карандаш предназначен как для рисования линий и дуг, так и для управления маркерами. Кроме того, им можно удалять вершины (установить курсор на вершине и нажать «Delete») и добавлять (установить курсор на контур и, нажав «Ctrl», щелкнуть левой кнопкой). При нажатой клавише «Shift» Линия рисует линии под углом, кратным 45 .
Инструмент Ломаная позволяет нарисовать произвольную сглаженную кривую. С помощью инструментов Прямоугольник, Эллипс можно изобразить квадрат или круг, удерживая «Shift».
Для отмены действия любого инструмента рисования нужно на ПИ Стандартная выбрать инструмент Указатель (Pointer – стрелка).
14.2. Изменение геометрии фигур
Изменение геометрии фигур на листе выполняется с помощью маркеров – специальных символов, которые появляются в области фигуры при ее выделении (маркер выделения – зеленый квадратик) и при других действиях. Выделение осуществляется щелчком мыши по фигуре или охватом рамкой. Для выделения несмежных фигур надо удерживать клавишу «Shift».
Можно изменить вид выделенной фигуры и с помощью инструмента Карандаш на панели Рисунок: выбрать инструмент и затем мышкой изгибать стороны, сдвигать углы и т. д.
Маркеры и специальные точки. С помощью маркеров выде-
ления (зеленый квадратик в углах и на серединах сторон прямоугольника, описывающего фигуру) можно изменять размера фигуры. Маркеры вращения (зеленые кружки) предназначены для поворота фигуры на произвольный угол. Маркеры вершин (зеленые ромбики) активизируются при выборе любого инструмента на ПИ Drawing (Рисунок) и предназначены для изменения количества вершин фигуры. Точки контроля (зеленые точки между вершинами) появляются
118
при выборе инструмента Карандаш – используются для изменения формы фигуры. Точки соединения (голубые крестики по углам и в центре фигуры) – позволяют связывать фигуры между собой.
Фигуру можно защитить от изменений. При этом маркеры, отвечающие за тот или иной вид действий, принимают вид замка. Для установки «замков» надо воспользоваться командой Формат / Защита и установить флажки защиты.
Редактирование линий. Чтобы изменить свойства рисуемой линии, надо выполнить Формат / Линия. В окне диалога определить цвет линии, толщину, узор, прозрачность и другие параметры. Часто используемые инструменты редактирования вынесены на панель форматирования.
Если пользовательская фигура включает в себя несколько однотипных элементов, то для их копирования можно использовать Прав-
ка / Дублировать.
Операции над фигурами. Операции применяются к предварительно объединенным фигурам. Чтобы объединить фигуры, надо выделить их, выполнить Фигура / Операции (Shape / Operations) и выбрать одну из операций: Объединение (Union) – объединяет все фигуры в одну; Объединить (Combine) – удаляет пересечение фигур и объединяет не пересекающиеся; Фрагмент (Fragment) – разбивает на отдельные фигуры по линиям пересечения; Пересечение (Intersect) – общий фрагмент из пересечения всех исходных; Вычитание (Subtract) – из крайней левой фигуры вырезаются все пересечения; Соединить (Join) – то же, что и объединение, но остаются все контурные линии.
Соединение фигур. Соединитель – специальная фигура, позво-
ляющая соединить несколько фигур между собой так, что фигуры остаются связанными даже после их перемещения по листу. В Visio два способа соединения: «фигура к фигуре» и «точка к точке».
В режиме «фигура к фигуре» автоматически соединяются соседние фигуры по кратчайшему пути. Сначала надо нажать кнопку Соединительная линия (Connector Tool), и затем переносить образцы с трафарета на лист фигуры. Они будут автоматически соединяться.
Чтобы соединить фигуры, уже размещенные на листе, надо выбрать Соединительная линия (Connector Tool) и, поместив курсор на фигуру, добиться появления рамки красного цвета. Переместить точку соединения в нужное место на фигуру с помощью ЛКМ. Как только на второй фигуре появится рамка красного цвета, кнопку
119
мыши отпустить. При перемещении фигур линии соединения меняют точки соединений, выбирая кратчайшие пути.
Способом «точка к точке» соединяются фигуры, уже размещенные на листе. Надо выбрать инструмент Точка соединения, выпол-
нить Вид / Точки соединения (Connection Point Tool), нажать «Ctrl»
и отметить на фигурах места соединений. Затем выбрать инструмент Соединительная линия и соединить отмеченные точки, которые в момент наведения курсора мыши выделяются красной рамкой. При перемещении фигур точки соединений остаются постоянными.
Для редактирования соединителя надо его выделить и выполнить
Формат / Поведение / Соединительная линия. В появившемся окне выбрать формат соединителей и стиль, вид перемычек-мостиков. Большое количество соединителей содержится в трафарете Файл / Фи-
гуры / Дополнительные решения Visio / Соединительные линии.
Группирование фигур. Группирование отличается от объединения тем, что разделительные линии фигур, составляющих фигуру, остаются. Чтобы сгруппировать фигуры, надо их выделить и выпол-
нить Форма / Группировка / Группировать (Shape / Grouping / Group).
Выравнивание фигур относительно друг друга. Для корректи-
ровки структуры соединения используется команда Форма / Выровнять формы (Shape / Align Shapes). В появившемся окне выбрать способ выравнивания.
Порядок размещения фигур. Выделить фигуру, из меню выбрать Форма / Порядок / На передний план (На задний план)
(Shape / Order / Bring to Front (Sent to Back)).
14.3. Вставка объектов
Текстовые элементы. На панели Стандартная имеются кнопки
Текст (Text Tool), Текстовый блок (Text Block Tool) для вставки и редактирования текста. Текст вводится обычным образом, и завершается работа с ним нажатием «Esc» или кнопки Указатель. Если текст нужно привязать к фигуре (вставить в фигуру), то фигуру заранее нужно выделить, затем активизировать инструмент Текст (Text Tool).
Для вставки документа Word следует выполнить Вставка / Объект и в окне выбрать тип документа – Документ MS Word. Аналогично внедряются и другие объекты из приложений, например, PowerPoint, MS Excel.
120