Сучасні пакети прикладної графіки

 

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ  ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ЕКОНОМІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧНОЇ ТА ПРИКЛАДНОЇ ЕКОНОМІКИ

 

 

 

 

ЗВІТ

САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ З ІНФОРМАТИКИ  ТА КОМП’ЮТЕНОЇ ТЕХНІКИ

НА ТЕМУ:

 

”Сучасні пакети прикладної графіки”

 

 

 

 

 

 

 

Виконав:

студент  1 курсу 2 групи

спеціальності “Економіка підприємства”

Пархомчук Максим Володимирович

 

Науковий керівник:

К.Т.Н., доц. Косинський Валентин Іванович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КИЇВ-2009

Зміст

 

 

Вступ

 

Визначним досягненням людства  в останні десятиріччя є швидкий  розвиток електроніки, обчислювальної техніки та створення на їхній  основі багатопланової автоматизованої  системи комп'ютерної графіки.

Комп'ютерною, або машинною, графікою називають наукову дисципліну, яка розробляє сукупність засобів та прийомів автоматизації кодування, обробки й декодування графічної інформації. Іншими словами, комп'ютерна графіка розробляє сукупність технічних, програмних, інформаційних засобів і методів зв'язку користувача з ЕОМ на рівні зорових образів для розв'язання різноманітних задач при виконанні конструкторської та технічної підготовки виробництва.

Широкий спектр сучасних засобів обчислювальної техніки від керуючих мікро – ЕОМ та персональних комп’ютерів до багатомасштабних інформаційно-обчислювальних мереж, необхідність їх ефективного використання для рішення науково-технічних, проектних, економічних і керуючих задач вимагають високих вимог до комп’ютерної грамотності наукових і інженерно-технічних працівників, які не є по освіті спеціалістами безпосередньо в області ЕОМ.

Для нашої держави, також і для  закордонних держав, характерна тенденція, визначаючи степінь використання потенціальних  можливостей сучасної обчислювальної техніки – суттєва різність у темпах росту обчислювальних потужностей ЕОМ і в готовності користувачів ефективно втілити їх для рішення прикладних задач.

Раціональне і уміле використання широких можливостей ЕОМ –  важлива проблема сучасного етапу  розвитку людства, актуальність якої росту по мірі збільшення парку машин і вдосконалення їх технічного і програмного оснащення. Ефективний шлях рішення вказаної проблеми складається в глибокому освоєні і широкому використані на практиці методів алгоритмічного описання задач і їх програмування на основі стандартних мовних засобів – мов програмування високого рівня. З застосуванням цих засобів було написано безліч програмних продуктів.

Комп’ютерна графіка з’явилась  достатньо давно — вже у 1960-х роках існували повноцінні програми роботи з графікою. Сьогодні прийнято користуватися термінами «комп’ютерна графіка» і «комп’ютерна анімація». Поняття «комп’ютерна графіка» об’єднує всі види робот зі статичними зображеннями, «комп’ютерна анімація» має справи з зображеннями, які динамічно змінюються.

Справжнього широкого раозвитку комп’ютерна  графіка зазнала з появою персональних комп’ютерів «Macintosh» (МАС) фірми Apple, які спеціально визначалися для  потреб поліграфії. Саме для платформи  МАС почали з’являтися перші спеціалізовані операційні системи та графічні редактори. Але сталося так, що справжніми «массовими» комп’ютерами стали комп’ютери класу IBM/PC (РС). Тоді більшість звичайних сьогодні для багатьох оболонок та редакторів почали відтворюватися на базі графічного досвіду МАС, але перекладені для комп’ютерів РС. Так з’явилася славнозвісна операційна система Windows, а також дуже велика кількість звичних для користувачів комп’ютерів РС пакетів, різнопланових програм та редакторів (наприклад: QuickTime, Page Maker, майже всі продукти корпорації Adobe та багато інших).

У теперішній час, завдяки грандіозному розвитку комп’ютерної техніки, деякі  сторони нашого життя неможливо  уявити собі без застосування комп’ютерних технологій, у тому числі без комп’ютерної графіки. Це, насамперед:

• усі види поліграфічних процесів;

• майже вся рекламна індустрія;

• телебачення;

• моделювання нових видів одягу;

• проектно-конструкторські розробки й т. д.

На базі засобів комп’ютерної графіки  та інших прогрессивних технологій в останній час з’явилися зовсім нові, не схожі ні на що раніш відоме, напрямки виробництва, профессії, навіть середовища та взаємостосунки. Звичними зараз звучать для більшості з нас поняття: «віртуальна реальність», «зона інтернет», «телеконференція», «аудіо та відео у реальному часі» та інші. Все це є невід’ємною частиною так званої «комп’ютерної революції», яку всі ми зараз відчуваємо на собі.

Наслідками всесторонньго вторгнення комп’ютерізації у майже всі  сфери діяльності людини є й поява  нових типів мистецтва. До таких  можна віднести комп’ютерну музику та анімацію. Остання з’явилася саме завдяки розвитку одного з видів комп’ютерної графіки, а саме — тривимірної (3D) графіки та анімації. Цей тип графіки, а точніше, клас редакторів 3D набув за останні 1-2 роки достатньо широкого розповсюдження не тільки у колах спеціалістів, які користуються спеціалізованими дуже міцними графічними станціями, а й у колах користувачів середнього класу, у т. ч. й користувачів домашніх комп’ютерів. Цьому, перш за все, сприяє розвиток спрямованних на працю з 3D графікой не тільки програмних продуктів, а й поява апаратних засобів, також спрямованних на підтримку та прискорення різноманітних 3D процесів. До цих засобів слід віднести такі, як:

• 3D акселератори, які входять до складу майже всіх сучасних відеоадаптерів;

• процесори з підтримкою ММХ команд;

• спеціалізовані процесори типу RISC, Silicon Graphics;

• процесори з підтримкою нової технології 3D NOW та ін.

Своєрідним синтезом майже усіх типів комп’ютерної графіки став й такий тип графіки, як «Web-дизайн», який прийшов до нас разом із втіленням у повсягденне життя все більшої й більшої спільноти інтернету. Тут присутні й елементи, які досі використовувались лише при верстці друкованних видань, і фрагменти анімації та відео, й моменти моделювання різних об’єктів.

Далі буде більш детально розглянуто різні типи комп’ютерної графіки, їх характерні риси й можливості, а  також розписані особливості  та призначення деяких з величезної кількості сучасних графічних редакторів, які є найбільш популярними  серед спеціалистів у галузях, пов’язаних з комп’ютерною графікою.

Вивчення комп'ютерної графіки  зумовлене:

1. широким впровадженням системи комп'ютерної графіки для забезпечення систем автоматизованого проектування, автоматизованих систем конструювання (АСК) та автоматизованих систем технологічної підготовки виробництва (АСТПВ) в усіх сферах інженерної діяльності;
2. значним обсягом перероблюваної геометричної інформації, що становить 60...80 % загального обсягу інформації, необхідної для проектування, конструювання та виробництва літаків, кораблів, автомобілів, складних архітектурних споруд тощо;
3. необхідністю автоматизації виконання численних креслярсько-графічних робіт;
4. необхідністю підвищення продуктивності та якості інженерної праці.

Метою комп'ютерної графіки є підвищення продуктивності інженерної праці та якість проектів, зниження вартості проектних робіт, скорочення термінів виконання їх.

Завданням комп'ютерної графіки  є звільнення людини від виконання  трудомістких графічних операцій, які  можна формалізувати, вироблення оптимальних рішень, забезпечення природного зв'язку людини з ЕОМ на рівні графічних зображень.

Пакет програм комп'ютерної графіки  є засобом забезпечення взаємодії  користувача з графічним терміналом. Він керує графічним взаємозв'язком  користувача та системи, а також відіграє роль інтерфейсу між користувачем та прикладним програмним забезпеченням.

1. Класифікація видів комп’ютерної  графіки

 

Різні графічні редактори  відрізняються один від одного не тільки своїми можливостями, а й способами зберігання графічної інформації. В залежності від способу формування зображень, комп'ютерну графіку можна поділити на:

• растрову;
• векторну;
• фрактальну;
• тривимірну.

Растрова графіка застосовується у випадках, коли графічний об'єкт представлено у вигляді комбінації точок (пікселів), яким притаманні свій колір та яскравість і які певним чином розташовані у координатній сітці. Такий підхід є ефективним у випадку, коли графічне зображення має багато напівтонів і інформація про колір важливіша за інформацію про форму (фотографії та поліграфічні зображення). При редагуванні растрових об'єктів, користувач змінює колір точок, а не форми ліній. Растрова графіка залежить від оптичної роздільчості, оскільки її об'єкти описуються точками у координатній сітці певного розміру. Роздільчість вказує кількість точок на одиницю довжини.            Мал.1. Растрові зображення з різною роздільною здатністю

Наприклад, сканер під час сканування розбиває зображення на безліч дрібних елементів (пікселей) і формує з них растрову картинку. Колір кожного пікселя записується у пам’ять комп’ютера за допомогою певної кількості бітів. Біт — мінімальна одиниця пам’яті комп’ютера, яка може зберігати значення або 0, або 1. Піксель це найменший елемент, растрового зображення. Якщо картинка має розмір 800х600, то ці числа відображають кількість пікселей по горизонталі (800) і по вертикалі (600). Чим більше кількість пікселей у зображенні, тим краще його вигляд на екрані і при друці (мал.1). Число кольорів, в які можна пофарбувати окремий пиксель, визначається як два у степені N, де N — кількість бітів, які зберігають кольорову інформацію про піксель. У  контрастній чорно-білій картинці кожний піксель кодується однім бітом. Восьмибітне зображення дозволяє мати 256 кольорів, а 24 біта забезпечують присутність у зображенні більш 16 мільйонів кольорів, що дає можливість працювати з зображеннями професійної якості. Але цей засіб подання зображення не підходить для тих випадків, коли виникає необхідність у масштабуванні зображення у великих межах.

На відміну від растрової  графіки, у векторній графіці  базовим елементом є лінія, яка  описується математичною формулою. Таке представлення даних компактніше, але побудова об'єктів супроводжується  неперервним перерахунком параметрів кривої у координати екранного або друкованого зображення. Лінія є елементарним об'єктом, якому притаманні певні особливості: форма, товщина, колір, тощо. Любий об'єкт (прямокутник, еліпс, текст і навіть пряма лінія) сприймається як криві лінії. Виключення складають лише імпортовані растрові об'єкти. За допомогою кривих створюється контур об'єкта (мал.2), всередині якого може бути заповнення (любий колір, штрихування або зображення). Заповнений об'єкт трактується як єдиний елемент, тобто при змінюванні форми об'єкта, заповнення заповнює всю його внутрішню ділянку.

 

Мал.2. Об’єкти векторної графіки.

 

Векторні об'єкти завжди мають шлях, що визначає їх форму. Якщо шлях є замкненим, тобто кінцева точка співпадає  з початковою, об'єкт має внутрішню ділянку, яка може бути заповненою кольором або іншими об'єктами. Векторна графіка не залежить від продуктивності апаратних засобів, яка дозволяє легко змінювати розміри статичних зображень (наприклад, збільшити розмір дверної ручки до розміру дома) без втрати загальної кількості елементів зображення, ясності і чіткості їхніх меж при виведенні на екран монітору або при друці.

Графічні редактори з растровим  формуванням зображення найчастіше використовуються для роботи з фотографіями, відсканованими зображеннями тощо. Редактори векторної графіки застосовуються для професійної роботи, пов’язаної з технічною і художньою ілюстрацією. Вони займають проміжне місце між системами автоматизованого проектування (САПР) та настільними видавничими системами.

Фрактальна графіка, як і векторна, заснована на математичних обчисленнях. Однак, базовим елементом є математична формула, ніяких об'єктів у пам'яті комп'ютера не зберігається і зображення будується виключно по рівняннях. Фрактальна графіка міститься у пакетах для наукової візуалізації для побудови, як найпростіших структур так і складних ілюстрацій, що імітують природні процеси та тривимірні об'єкти.

По свому «професійному» призначенню  комп’ютерну графіку та анімацію можна розділити на такі групи:

• комп’ютерна графіка для поліграфії;

• двовимірний комп’ютерний живопис;

• презентаційна графіка;

• двовимірна анімація, яка використовується для створення динамічних зображень і спецєфектів у кіно;

• двовимірне і тривимірне моделювання, застосоване для дизайнерських та інженерних розробок;

• тривимірна анімація, яка використовується для створення рекламних і музичних клипів і кінофільмів;

• обробка відеозображень, необхідна для накладення анімаційних спецефектів для відеозапису;

• наукова візуалізація.

2. Класифікація та огляд сучасних графічних редакторів

 

В залежності від типу графіки, з  якою необхідно працювати, програмні  засоби, які дозволяють у кінцевому  підрахунку створювати ті або інші види комп’ютерної графіки, також можна поділити на відповідні види. Серед величезного різноманіття таких програмних засобів існують як спеціалізовані, призначені для створення якого-небуть конкретного типу графіки, так і багатофункціональні, які дозволять створювати декілька різноманітних типів комп’ютерної графіки, або з’єднувати різні графічні об’єкти разом. Крім того, графічні пакети розрізняються по платформі, для якої вони створені. Наприклад, більшість поліграфічних пакетів в першу чергу розробляються під платформу МАС, яка спеціально призначена для цієї мети; професійні потужні 3D редактори і програми моделювання частіше передвизначені для роботи під Windows NT; спеціалізовані пакети для обробки професійного відео розраховані на роботу як правило тільки зі спеціальним обладнанням типу студій АВМ (аудіо-відео монтажу), і цей перелік можна довго продовжувати.