Компьютерная графика
Оглавление
Введение 3
Глава 1 Компьютерная графика 5
1.1 Основные виды компьютерной графики 5
1.2.Програмное обеспечение систем компьютерной графики 27
Глава 2 Технология изготовления витража средствами компьютерной графики 41
2.1. Техники изготовления витражей. 41
2.2.Описание процесса создания макета витража 54
Заключение 62
Список литературы 64
Введение
Компьютерная графика
прочно вошла в нашу жизнь. Появляется
все больше изделий, сделанных с
помощью компьютерной графики. Нет
спору, компьютерная графика расширяет
выразительные возможности. Компьютерная
графика - это и новые эффективные
технические средства для проектировщиков,
конструкторов и
Компьютерная графика является необходимым инструментом для изготовления витражей. В практической части данного исследования описано поэтапное изготовление макета витража с помощью одной из графических программ – CorelDraw 13
Актуальность: В наше время использование компьютерных технологий в дизайнерском искусстве стало необходимым условием для создания изящного интерьера в жилых и нежилых помещениях. Применение графических программ при создании стеклянных витражей значительно упростило работу дизайнера и помогло более творчески подойти к разработке различных моделей.
Объект исследования дипломной работы: компьютерная графика.
Предметом данного исследования является: применение компьютерной графики в декоративном оформлении витражей.
Цель дипломной работы: изготовление макета витража средствами компьютерной графики.
Задачи исследования:
- Провести анализ основных видов компьютерной графики.
- Дать характеристику программного обеспечения средств компьютерной графики.
- Описать технологии изготовления витражей.
- Создать макет витража средствами компьютерной графики.
Методы исследования используемые при решении поставленных задач:
- Анализ литературных источников по теме дипломной работы.
- Метод компьютерного моделирования.
Практическая новизна данной работы состоит: в применении новых компьютерных технологий для облегчения изготовления стеклянных витражей. С помощью данной технологии стало возможно изготовление нового вида витража – пленочный псевдо витраж или пленочная аппликация, а также лазерная и пескоструйная гравировка.
Дипломная работа состоит из: Введения, 2глав, Заключения, списка используемой литературы (41 источник).
Во Введении описаны актуальность, объект, предмет, цел, задачи, и методы исследования.
В первой главе описаны основные понятия, области применения, виды и программное обеспечение систем компьютерной графики.
Во второй главе описаны виды, техники изготовления витражей, и описание процесса изготовления макета витража
Глава 1 Компьютерная графика
1.1 Основные виды компьютерной графики
Многие думают, что компьютерная графика - это в первую очередь игры с виртуальной реальностью и рекламные ролики, а "нужность" и "полезность" как того, так и другого очевидна далеко не всем. Меж тем, компьютерная графика - это наука. Кто не согласен с этим, согласится хотя бы, что это инструмент. Сам по себе инструмент не может быть ни хорош, ни плох, ни вреден, ни полезен, ни даже бесполезен. Все зависит от конкретных приложений. Компьютерная графика в настоящее время сформировалась как наука об аппаратном и программном обеспечении для разнообразных изображений от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов. Компьютерная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности и восприятия, передачи информации. Применяется в медицине, рекламном бизнесе, индустрии развлечений и т. д. Конечным продуктом компьютерной графики является изображение. Это изображение может использоваться в различных сферах, например, оно может быть техническим чертежом, иллюстрацией с изображением детали в руководстве по эксплуатации, простой диаграммой, архитектурным видом предполагаемой конструкции или проектным заданием, рекламной иллюстрацией или кадром из мультфильма.
Компьютерная графика - это
область информатики, занимающаяся
проблемами получения различных
изображений (рисунков, чертежей, мультипликации)
на компьютере. Работа с компьютерной
графикой - одно из самых популярных
направлений использования
Исторически всегда рядом существовали два способа представления графической информации, предназначенной для автоматической обработки (неоднократное воспроизведение, передача на расстояние). В одном случае изображение представлялось в виде набора точек разного цвета (размера, яркости). Исторические примеры - фототелеграф, телевидение. В другом случае графическая информация кодировалась перечислением операций и изобразительных средств, которыми эта картинка могла быть воспроизведена на удалённом устройстве визуализации (задание размера и типа линии, координат вершин и способов заливки фигур, и т.п.). Примеры: механические рисующие роботы-игрушки XVII века, графопостроители (плоттеры).[22]
Можно считать, что первые
системы машинной графики появились
вместе с первыми цифровыми
Под компьютерной графикой обычно
понимают автоматизацию процессов
подготовки, преобразования, хранения
и воспроизведения графической
информации с помощью компьютера.
Под графической информацией
понимаются модели объектов и их изображения.
Интерактивная компьютерная графика
- это так же использование компьютеров
для подготовки и воспроизведения
изображений, но при этом пользователь
имеет возможность оперативно вносить
изменения в изображение
Основные понятия компьютерной графики.
Компьютерная графика (computer graphics) - генерация, представление, обработка и оценка изображений и элементов изображений с помощью вычислительной техники, манипулирование ими, а также установление связи между изображениями и информацией неграфической природы. Иными словами, компьютерная графика включает в себя обеспечение ввода, вывода хранения и преобразования графической информации под управлением компьютера.
Пиксель (pixel) - минимальный элемент растровой строки, который может дискретно управляться графической системой. Пиксель в общем случае нельзя связывать с минимальным размером светящегося элемента дисплея или диаметром иглы принтера. Атрибутами пикселя являются только цвет (или яркость) и значения координат, используемые для определения его горизонтальной и вертикальной позиции в некоторой плоскости (например, плоскости изображения). При создании изображений для заливки поверхностей (граней) в качестве шаблона (маски) используют растровые изображения - текстуры (texture). Для описания дискретного элемента такой текстуры вводят понятие тексель (texel). Сходное по смыслу понятие воксель (voxel -volume picture element) представляет собой элемент объёмного растра и используется в моделировании объёмных трёхмерных графических объектов.
Растровое - изображение, сформированное в виде совокупности пикселей. В настоящее время это доминирующий способ результирующего представления графической информации (на растровых дисплеях и принтерах). Также используют близкое понятие битового массива (bitmap) - растр, который сохраняется в памяти или на диске. Особенность растрового изображения в том, что его размер в несжатом виде, а следовательно и скорость загрузки не зависят от сложности изображения. Преимуществом является простой, а значит и быстрый способ отображения битовой плоскости изображения на растровых устройствах визуализации. Недостаток такого изображения в том, что его нельзя произвольно масштабировать, так как при уменьшении возможно выпадение отдельных рядов пикселей, а увеличение приводит только к увеличению размеров пикселей. Растровый тип изображений удобен для хранения изобразительной графики, при этом для хранения растровых данных разработаны достаточно эффективные алгоритмы сжатия.
Векторное - изображение, созданное с помощью отдельных линий, прямых или кривых. Качество векторной визуализации обуславливается точностью вывода (требуются устройства, поддерживающие векторную визуализацию: графопостроители или векторные дисплеи) и номенклатурой поддерживаемых базовых графических примитивов (линий, дуг, кривых, эллипсов). Основное преимущество - удобство масштабирования, с возможностью проработки на одном изображении элементов с сильно различающимися размерами. Кроме того, преимущество векторной графики в том, что форма, пространственное положение и цвет объектов описывается с помощью математических формул. Это обеспечивает сравнительно небольшие размеры файлов изображений и независимость от разрешения печатающего устройства или монитора. Для воспроизведения векторного изображения обычно необходимо достаточно сложное программное обеспечение, понимающее и корректно исполняющее весь нетривиальный протокол рисующих команд, записанных в файле векторного графического формата. При этом чем сложнее изображение - тем более длинным является соответствующий файл и тем дольше это изображение прорисовывается.
Векторизация - преобразование растрового изображения в векторное. В большинстве случаев эта операция влечёт за собой потерю информации об отдельных элементах изображения, которые программа векторизации не умеет корректно описать (в большинстве случаев количество кривых минимизируется намеренно). Обратная операция соответственно - растеризация. Эта операция технически более простая, но при этом мы лишаемся возможности произвольного масштабирования созданного изображения.
Визуализация изображений - основная функция компьютерной графики (наряду с анализом и синтезом изображений). В случае синтеза изображений происходит переход информации неграфической природы (например, значение в регистре платы измерительного устройства) в графическую (график измеряемой этим устройством величины). При анализе изображений идёт преобразование графической информации (например, штрих-код товара) в неграфическую (информация о производителе и дате выпуска).
Обработка изображений - синоним редактирования изображений. При этом графическая природа информации не изменяется, меняются только характеристики изображения (яркость, чёткость, гладкость линий и т.д.). Обработка изображений относится к функции синтеза изображений, хотя и является непременным атрибутом программ анализа изображений (например, предварительная обработка отсканированного изображения перед его распознаванием).
Распознавание изображений - получение описания изображённых объектов. Цель распознавания может формулироваться по-разному - выделение отдельных элементов (например, букв текста на изображении документов или условных знаков на изображении географической карты) для их дальнейшей интерпретации человеком; классификация изображения, т.е. принятие определённого решения исходя из результатов анализа (работа системы самонаведения межконтинентальной ракеты, установление персоны по анализу отпечатков пальцев). Распознавание изображений связано с функцией анализа изображений [35].
Основные области применения компьютерной графики.
Успехи компьютерных технологий, достигнутые в последние годы, не оставляют места сомнениям при выборе способов получения, хранения и переработки данных о сложных комплексных трехмерных объектах, таких, например, как памятники архитектуры и археологии, объекты спелеологии и т. д. Несомненно, что применение компьютеризации для этих целей – дело не далекого будущего, а уже настоящего времени. Последнее, конечно, в большой мере зависит от количества денежных средств, вкладываемых с этой целью.
Наука и инженерия
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 чертежей и графиков
чернильным пером на бумаге. Современная
научная компьютерная графика дает
возможность проводить
Системы CAD/CAM используются сегодня в различных областях инженерной конструкторской деятельности от проектирования микросхем до создания самолетов. Ведущие инженерные и производственные компании, такие как Boeing, в конечном счете двигаются к полностью цифровому представлению конструкции самолетов.
Архитектура является другой важной областью применения для CAD/CAM и совсем недавно созданных систем класса walkthrough (прогулки вокруг проектируемого объекта с целью его изучения и оценки). Такие фирмы, как McDonald's, уже с 1987 года используют машинную графику для архитектурного дизайна, размещения посадочных мест, планирования помещений и проектирования кухонного оборудования. Есть ряд эффектных применений векторной графики в области проектирования стадионов и дизайна спортивного инвентаря, новый парк в Балтиморе[40].
Медицина стала весьма привлекательной сферой применения компьютерной графики, например: автоматизированное проектирование инплантантов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизировать необходимость внесения изменений в течение операции, что сокращает время пребывания на операционном столе (очень желательный результат как для пациента, так и врача). Анатомические векторные модели также используются в медицинских исследованиях и в хирургической практике.
Научные лаборатории продолжают
генерировать новые идеи в области
визуализации. Задача сообщества компьютерной
графики состоит в создании удобных
инструментов и эффективных технологий,
позволяющих пользователям
Все эти инженерные и научные
применения убеждают, что индустрия
машинной графики начала обеспечивать
пользователей новой
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.
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.
Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видео-уроки, видео-презентации. 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 связано с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, от расположения теней, от фактуры поверхности, требует расчетов, учитывающих законы оптики.
Искусство, развлечения и бизнес
Согласно проведенным
мною исследованиям, вплоть до начала
девяностых годов доходы от использования
векторной графики в научно-
"Классическая" векторная
графика до сих пор
Грядет всплеск использования графики в анимации, особенно в области индустрии развлечений. Кинофильм Стивена Спилберга "Парк Юрского периода" установил в 1993 году новый стандарт фотореализма в графике. Этот фильм не единичный случай применения 3D графики в кино, и Голливуд расширяет сферу использования специальных эффектов машинной графики, только в 1994 году выпустив несколько высокохудожественных фильмов: "The Lion King", "The Mask".
Виртуальная реальность находит
свою нишу в индустрии развлечений
и видеоиграх. Число виртуальных
галерей и развлекательных
Лаборатория Media Lab МТИ является уникальным исследовательским центром разработки совершенных систем взаимодействия "человек-компьютер". Например, система News в проекте Future использует последние достижения в области графики, реконструкции звука и изображений, а также моделировании различных объектов для представления новых результатов исследований и их презентации в виде соответствующих текстов, графики, аудио и видео.
Компьютерная графика стала основным интерфейсом взаимодействия человека и компьютера. Все аспекты современной компьютерной графики (а в историческом срезе - машинной графики вообще) охватить практически невозможно. В современном обществе компьютерную графику можно представить себе как индустрию, в каждую из сторон своего развития включающую всё новые и новые финансовые, научные, производственные и человеческие ресурсы. Рассмотрим лишь три условных среза многочисленных направлений компьютерной графики.[22]
Цветовые модели в компьютерной графике
Назначение цветовой модели - дать средства описания цвета в пределах некоторого цветового охвата, в том числе и для выполнения интерполяции цветов (Рисунок 1). Наиболее часто в компьютерной графике используются следующие модели:
Рисунок 1. Пример цветовой модели.
Аддитивные цветовые модели.
Модель RGB (Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий) - аппаратно-ориентированная модель, используемая в дисплеях для аддитивного формирования оттенков самосветящихся объектов (пикселей экрана).
Субтрактивные цветовые модели.
Модель CMY (Cyan, Magenta, Yellow - голубой, пурпурный, желтый) - аппаратно-ориентированная модель, используемая в полиграфии для субтрактивного формирования оттенков, основанного на вычитании слоем краски части падающего светового потока.
Перцепционные цветовые модели.
Модель HLS (Hue, Lightness, Saturation - цветовой тон, светлота, насыщенность)
Модель HSV (Hue, Saturation, Value - цветовой тон, насыщенность, количество света или светлота)
Модель YCbCr - аппаратно-ориентированная модель, используемая в телевидении и служащая для сокращения передаваемой полосы частот за счет использования психофизиологических особенностей зрения. [3]
Виды компьютерной графики.
Различают четыре вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика, фрактальная графика и трёхмерная графика,
В компьютерной графике объекты существуют лишь в памяти компьютера. Они не имеют физической формы – это не более чем совокупность математических уравнений и движение электронов в микросхемах. Поскольку объекты, о которых идет речь, не могут существовать вне компьютера, единственным способом увидеть их является добавление новых математических уравнений.
Двумерная компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую, хотя обособляют ещё и фрактальный тип представления изображений.[1]
Векторная графика
Рисунок 2. Пример векторной графики.
Векторная графика
описывает изображения с
При редактировании элементов
векторной графики Вы изменяете
параметры прямых и изогнутых
линий, описывающих форму этих элементов.
Вы можете переносить элементы, менять
их размер, форму и цвет, но это
не отразится на качестве их визуального
представления. Векторная графика
не зависит от разрешения, т.е. может
быть показана в разнообразных выходных
устройствах с различным
Векторное представление
заключается в описании элементов
изображения математическими
Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмом и просто роликов разного содержания [41]
Растровая графика
Рисунок 3. Пример растровой графики.
Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно так же, как в мозаике (Рисунок 3).
При редактировании растровой графики Вы редактируете пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к "разлохмачиванию" краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке. Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.
Основой растрового представления графики является пиксель (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится указывать цвет каждой точки как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек – чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины – разрешением (обычно, точек на дюйм – dpi или пикселей на дюйм – ppi).
Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и – 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.
Растровое представление
обычно используют для изображений
фотографического типа с большим
количеством деталей или

- Компьютерная поддержка элективного курса по переводу современной французской газетной лексики
- Компьютерная преступность и компьютерная безопасность
- Компьютерная система управления документооборотом предприятия Черниговгазмонтаж
- Компьютерное моделирование дифракции упругих волн на локальных неоднородностях
- Компьютерное сопровождение основных этапов читательской деятельности в процессе изучения эпических произведений (на примере произве
- Компьютерные бухгалтерские учетные системы и их возможности
- Компьютерные бухгалтерские учетные системы и их возможности
- Комплимент в современной коммуникации
- Композиция современного рекламного текста: структурный и функциональный аспекты
- Компоновка конструктивной схемы каркаса здания
- Компрессорная станция
- Компьютеризация управления оборотными средствами предприятия и оптимизация их использования
- Компьютерлік графика мүмкіндіктерін оқытудың теориялық негіздері
- Компьютерная бухгалтерия на малом предприятии