• 

Подробности

Опубликовано 15.02.2012 16:17

Просмотров: 17937

§18. Компьютерная графика

Основные темы параграфа:

история компьютерной графики;

научная графика;

деловая графика;

конструкторская графика; иллюстративная графика;

художественная и рекламная графика; компьютерная анимация.

В наше время редко найдется школьник, который бы не играл в компьютерные игры или хотя бы не видел» как в них играют другие. На экране дисплея, как на телеэкране, бега­ют человечки, летают самолеты, мчатся гоночные машины... Чего только нет! Причем качество цветного изображения на современном персональном компьютере бывает лучше, чем у телевизора.

Раздел информатики, занимающийся проблемамисоздания и обработки на компьютере графических изображений, называется компьютерной графикой.

Как же получаются все эти картинки на экране ЭВМ? Вы уже хорошо знаете, что любую работу компьютер выпол­няет по определенным программам, которые обрабатывают определенную информацию. Дисплей — это устройство вы­вода информации, хранящейся в памяти ЭВМ. Значит, и «картинки» на экране — это отображение информации, на­ходящейся в компьютерной памяти.

История компьютерной графики

Результатами расчетов на первых компьютерах являлись длинные колонки чисел, напечатанных на бумаге. Для того чтобы осознать полученные результаты, человек брал бума­гу, карандаши, линейки и другие чертежные инструменты и чертил графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конст­рукций. Иначе говоря, человек вручную производил графическую обработку результатов вычислений. В графическом виде такие результаты становятся более наглядными и по­нятными. Таково уж свойство человеческой психики: на­глядность — важнейшее условие для понимания.

Возникла идея поручить графическую обработку самой машине. Первоначально программисты научились получать рисунки в режиме символьной печати. На бумажных листах с помощью символов (звездочек, точек, крестиков, букв) по­лучались рисунки, напоминающие мозаику. Так печатались графики функций, изображения течений жидкостей и газов, электрических и магнитных полей (рис. 4.1).

 

С помощью символьной печати программисты умудря­лись получать даже художественные изображения. В редком компьютерном центре стены не украшались распечатками с портретами Эйнштейна, репродукциями Джоконды и другой машинной живописью.

Затем появились специальные устройства для графиче­ского вывода на бумагу — графопостроители (другое на­звание — плоттеры). С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображе­ния: графики, диаграммы, технические чертежи и прочее. Для управления работой графопостроителей стали создавать специальное программное обеспечение.

Настоящая революция в компьютерной графике про­изошла с появлением графических дисплеев. На экране гра­фического дисплея стало возможным получать рисунки, чер­тежи в таком же виде, как на бумаге с помощью каранда­шей, красок, чертежных инструментов.

Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Су­ществуют принтеры цветной печати, дающие качество ри­сунков на уровне фотографии.

Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для каждого направления создается специальное программ­ное обеспечение, которое называют графическими програм­мами, или графическими пакетами.

Научная графика

Это направление появилось самым первым. Назначение — визуализация (т. е. наглядное изображение) объектов науч­ных исследований, графическая обработка результатов рас­четов, проведение вычислительных экспериментов с нагляд­ным представлением их результатов (рис. 4.2).

 

Деловая графика

Эта область компьютерной графики предназначена для со­здания иллюстраций, часто используемых в работе различ­ных учреждений. Плановые показатели, отчетная докумен­тация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные ма­териалы (рис. 4.3).

 

Программные средства деловой графики обычно включа­ются в состав табличных процессоров (электронных таблиц), с которыми мы познакомимся немного позже.

Конструкторская графика

Она используется в работе инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной гра­фики является обязательным элементом систем автомати­зации проектирования (САПР). Графика в САПР исполь­зуется для подготовки технических чертежей проектируе­мых устройств (рис. 4.4).

 

Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наибо­лее удачной компоновки деталей, прогнозировать последст­вия, к которым могут привести изменения в конструкции Средствами конструкторской графики можно получать плоские изображения (проекции, сечения) и пространственные трехмерные, изображения.

Иллюстративная графика

Программные средства иллюстративной графики позволя­ют человеку использовать компьютер для произвольного ри­сования, черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, лине­ек и других инструментов. Пакеты иллюстративной графики не имеют какой-то производственной направленности. По­этому они относятся к прикладному программному обеспече­нию общего назначения.

Простейшие программные средства иллюстративной гра­фики называются графическими редакторами. Подробнее о графических редакторах речь пойдет ниже.

Художественная и рекламная графика

Это сравнительно новая отрасль, но уже ставшая попу­лярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации и мно­гое другое.

Графические пакеты для этих целей требуют больших ре­сурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличи­тельной особенностью этого класса графических пакетов яв­ляется возможность создания реалистических (очень близ­ких к естественным) изображений, а также «движущихся картинок» (рис. 4.5).

Для создания реалистических изображений в графиче­ских пакетах этой категории используется сложный матема­тический аппарат.

 

Получение рисунков трехмерных (пространственных) объектов, их повороты, приближения, удаления, деформа­ции — все это связано с геометрическими расчетами. Пере­дача освещенности объекта в зависимости от положения ис­точников света, от расположения теней, от фактуры поверх­ности (глянцевая, матовая, пористая) требует расчетов, учитывающих законы оптики.

Компьютерная анимация

Получение движущихся изображений на дисплее ЭВМ на­зывается компьютерной анимацией. Слово «анимация» означает «оживление».

В недавнем прошлом художники-мультипликаторы со­здавали свои фильмы вручную. Чтобы передать движение, им приходилось делать тысячи рисунков, отличающихся друг от друга небольшими изменениями. Затем эти рисунки переснимались на кинопленку. Система компьютерной ани­мации берет значительную часть рутинной работы па себя. Например, художник может создать на экране рисунки лишь начального и конечного состояний движущегося объ­екта, а все промежуточные состояния рассчитает и изобразит компьютер. Такая работа также связана с расчетами, опира­ющимися на математическое описание данного типа движе­ния. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения (рис. 4.6).

 

Коротко о главном

Компьютерная графика — область информатики, занима­ющаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

Для создания графических изображений требуется спе­циальное программное обеспечение — графические пакеты.

Основные области применения компьютерной графики: научная графика; деловая графика; конструкторская графи­ка; иллюстративная графика; художественная и рекламная графика.

Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на дисплее.

Вопросы и задания

1.Что называют компьютерной графикой?

2.Каким способом создавали рисунки на ЭВМ до появления аппа­ратных и программных средств компьютерной графики?

3.На какие устройства производится вывод графических изобра­жений?

4.В чем преимущество графического дисплея перед другими устройствами графического вывода?

5.Назовите основные области применения компьютерной графики,

6. Что такое компьютерная анимация?