Компьютерная графика
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Костанайский государственный университет имени А. Байтурсынова
Кафедра электроники и вычислительной техники
Курсовая работа
На тему: «Компьютерная графика»
Дисциплина Методика преподавания информатики
Специальность 050602 - Информатика
Выполнил: Головин Д.А., студент 2 курса
Научный руководитель:
Костанай, 2010
Содержание
Введение
На сегодняшний день такая область информатики как компьютерная графика охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Занимая все более прочные позиции, она находит применение не только в компьютерном мире, но и в различных сферах человеческой деятельности: научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и т.д.), медицина (компьютерная томография), опытно-конструкторские разработки. Поэтому, умение работать с компьютерной графикой является неотъемлемой частью информационной грамотности любого человека. Даже во многих объявлениях о приеме на работу, содержащих требование уметь работать на персональном компьютере, предполагается умение работать не только с текстовыми документами, но и с графическими объектами. Данная ситуация привела к изменению социального заказа общества школе: необходим качественно новый подход к изучению темы "Компьютерная графика". Однако отведенное нормативными документами учебное время на освоение содержания темы "Компьютерная графика" недопустимо мало. Являясь элементом содержания большого раздела школьной информатики "Информационные технологии", компьютерная графика представлена в основном простейшими программными средствами обработки графики. Тем не менее, в примерных программах по информатике и информационным технологиям содержатся дидактические единицы векторной графики. Большое многообразие профессиональных программных средств обработки графики ставит перед учителем сложные задачи, связанные в первую очередь с необходимостью обоснованного выбора конкретного программного средства, а также с разработкой методики обучения графике. Существующие учебные пособия либо не затрагивают данное содержание совсем, либо предлагают простейший материал, не позволяющий сформировать у учащихся целостного представления о технологии обработки графики.
Целью данной курсовой работы является изучение методики преподавания компьютерной графики, создание методических разработок, в виде урока, а также изучение методики создания практических заданий по теме компьютерная графика.
1 Методическая разработка темы
1.1 Теоретическая разработка
Тема «Компьютерная графика», базового курса относится еще к одной области компьютерных информационных технологий — технологии работы с графической информацией. Необходимо отметить, что компьютерная графика — это сравнительно новая область применения ЭВМ. Машины первых двух поколений работали только с числовой и символьной информацией. В период третьего поколения ЭВМ появляются средства машинной графики, но в основном они носили специализированный характер, требовали использования специальных технических и программных средств. Компьютерная графика стала массовой, серийной только во времена четвертого поколения ЭВМ, в период распространения персональных компьютеров.
В учебнике (М.П. Лапчик [15]) достаточно подробно описываются разнообразные приложения компьютерной графики. К их числу относятся: научная графика, деловая графика, конструкторская графика, иллюстративная графика, художественная и рекламная графика, компьютерная анимация.
Компьютерная графика — это та область информационных технологий, которую ученикам хочется реально увидеть, а не слушать разговоры о ней. Поэтому большое значение имеют демонстрации на компьютере разнообразных продуктов компьютерной графики: красочных рисунков, схем, чертежей, диаграмм, образцов анимационной и трехмерной графики. Следует обратить внимание учеников на то, что любимые многими из них компьютерные игры в большинстве имеют графический интерфейс, причем достаточно сложный. Программы, с помощью которых на компьютере получается трехмерное реалистическое изображение, изобилуют математическими расчетами. Программирование графики — одна из самых сложных областей в современном программировании. Благодаря существованию прикладных графических пакетов компьютерная графика стала доступна широкому кругу пользователей.
К теоретическому содержанию данного раздела базового курса относятся вопросы представления изображения в памяти компьютера. Наиболее подробно эта тема раскрыта в учебнике [15].
Прикладные программные средства. Существует множество прикладных программ, предназначенных для работы с графикой. Для каждого раздела компьютерной графики имеются свои программы. Например, для графической обработки научных данных используется программа Grapher; инженеры-конструкторы для подготовки чертежей пользуются пакетом AutoCad; существуют специализированные пакеты деловой графики, предназначенные для построения диаграмм, отражающих всевозможные статистические данные.
Название «графический редактор» применяется по отношению к прикладным программам, не имеющим какой-либо специализированной ориентации и используемым для «произвольного рисования» или редактирования сканированных изображений. В соответствии с двумя принципами представления графической информации — растровым и векторным — графические редакторы делятся на растровые и векторные редакторы.
К числу простейших растровых редакторов относятся PaintBrush и Paint (второй стал результатом развития первого). Растровый редактор Adobe Photoshop используется профессиональными дизайнерами. Чаще всего его применяют для редактирования сканированных изображений (фотографий, репродукций картин), создают художественные композиции, коллажи и пр.
Для профессионального рисования на компьютере используются редакторы векторного типа. Наиболее известным из них является CorelDraw. Это профессиональный редактор с богатыми возможностями и в то же время вполне подходящий для детского художественного творчества.
В стандартной поставке Windows в группе «Стандартные» имеется графический редактор Paint. В базовом курсе информатики для практической работы с компьютерной графикой обычно используют редактор Paint. В профильном курсе компьютерной графики для получения рисованных изображений больше подходит CorelDraw. Необходимо заметить, что профессиональные графические редакторы, такие как CorelDraw, Adobe Photoshop — довольно дорогие программные продукты, и потому не всем доступны.
1.2 Обзор литературы
В учебном пособии А.Г. Гейна для 10-11 классов [7] присутствуют разделы, соответствующие минимуму содержания курса информатики [42]. Некоторые разделы школьного курса представлены в широком объеме, а раздел "Информационные технологии" — обзорно (представлены стандартные инструменты и возможности, которыми обладает практически любой графический редактор).
Параграфы, посвященные основам графического представления информации и основам компьютерной обработки информации, представлены в разделе "Введение в информатику". Авторы приводят классификацию средств для работы с компьютерной графикой и общее описание стандартных инструментов и возможностей, которыми обладает практически любой графический редактор.
Лабораторные работы содержат:
- общее описание алгоритмов работы с основными инструментами безотносительно к какому-либо конкретному графическому редактору;
- задания, которые могут быть выполнены средствами какого-либо графического редактора.
При выполнении лабораторных работ учащиеся знакомятся с некоторыми возможностями редактора — работой с палитрой и использованием спецэффектов. Содержание лабораторных работ представляет собой последовательность заданий, технология решения которых отсутствует. Предполагается, что программное средство, с помощью которого будут решены поставленные задачи, а значит и технологию решения задач учитель выбирает сам.
В учебном пособии Ю.А. Шафрина [78], [79] изложен систематизированный курс основ современных информационных технологий. Содержание, представленное в пособии, соответствует требованиям обязательного минимума образования по информатике [42]. Содержание учебного пособия знакомит учащихся с базовыми понятиями информатики, дает понятие о формализации и моделировании, приобщает учащихся к самостоятельной работе на компьютере, формирует необходимые понимание, знания, умения и навыки, определенные стандартом.
Содержание темы "Технология обработки графики" состоит из обзора видов графических изображений и пакетов компьютерной графики, используемых для работы с этими видами изображений. Технология создания и редактирования растровых изображений изучается на примере графического редактора MS Paint.
Учебник Л.Ф. Соловьевой "Информатика" [65] представляет собой изложение школьного курса информатики и содержит все темы, рекомендуемые Министерством образования в базовом минимуме содержания [42]. В разделе "Информационные технологии" отражены все компоненты, рекомендуемые в базовом минимуме содержания образования по информатике. Тема "Технология обработки графической информации" рассмотрена на примере изучения принципов обработки изображений в графических растровых редакторах Paint и Photoshop, а векторная графика не изучается вообще.
1.3 Методическая разработка уроков
Урок 1. Тема: Растровая графика. Растровые графические объекты и операции с ними.
Цели урока: Познакомить учащихся с растровой графикой, объектами и операциями над ними.
Оборудование урока: программное обеспечение: программный пакет MS Power Point; наглядные пособия: презентация «Растровая графика»; техническое обеспечение: проектор, компьютерный класс.
План урока:
- Понятие растровой графики.
- Основные элементы растровой графики.
- Растровые графические редакторы.
- Цветовые модели.
Ход урока:
- Понятие растровой графики
Растровая графика – это массив элементарных точек (пикселей), из которых составляется изображение. Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке.
С помощью растровой графики создаются фотореалистичные изображения с тонкими цветовыми переходами - это портрет, пейзаж, живописный коллаж и т.д.
При редактировании растровой графики вы редактируете пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера.
Достоинства растровой графики
Каждый пиксель независим друг от друга
Техническая реализуемость автоматизации ввода (оцифровки) изобразительной информации. Существует развитая система внешних устройств для ввода изображений (к ним относятся сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры, графические планшеты).
Фотореалистичность (можно получать живописные эффекты, например, туман или дымку, и т.д.)
Форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными. Основными форматами растровой графики являются такие форматы: JPEG, GIF, PNG, BMP, TIFF, PSD.
Недостатки растровой графики
Объём файла точечной графики однозначно определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности). При этом совершенно неважно, что отображено на фотографии: белый снежный пейзаж с одиноким столбом вдалеке, или летний лес с обилием цвета и форм. Если три параметра одинаковы, размер файла будет практически одинаковым.
При попытке слегка повернуть на небольшой угол изображение, например, с чёткими тонкими вертикальными линиями, чёткие линии превращаются в чёткие "ступеньки".
Невозможность увеличения изображений для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удаётся. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой (пикселизация).
- Основные элементы растровой графики
Основным элементом растровой графики является точка (пиксель). На экране монитора могут размещаться изображения, имеющие 640х480, 800х600, 1024х768 и более пикселей.
С размером изображения связано его разрешение, которое измеряется в dpi (точки на дюйм).
- Растровые графические редакторы
Растровый графический редактор — специализированная программа, предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художников-иллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в интернете.
Растровый графический редактор Paint.
Paint – это наиболее простой графический редактор. Он встроен в ОС Windows, и поэтому, всегда доступен. Paint – растровый графический редактор, т.е. изображение строится из точек. Он имеет ограниченный набор функций, но их вполне достаточно для создания простых рисунков.
- Цветовые модели
RGB – красный, зеленый, синий (суммирующая модель, смешиваются оттенки исходных цветов, применяется в телевизорах и мониторах). По умолчанию применяется в графическом редакторе для подготовки изображений к просмотру на экране.
CMYK – применяется для печатания изображений.
Вычитающая модель, цветовыми компонентами являются те, которые получаются вычитанием из белого цвета основных цветов.
Голубой (Cyan) = белый - красный = зеленый + синий
Пурпурный (Magenta) = белый – зеленый
Желтый (Yellow) = белый – синий
Черный (blacK)
HSB – удобен для человека.
Hue – оттенок цвета
Saturation – насыщенность цвета
Brightness – яркость цвета.
Регулируя эти компоненты, получаем миллионы оттенков.
Урок 2. Тема: Векторная графика. Векторные графические объекты и операции с ними.
Цели урока: Познакомить учащихся с векторной графикой, объектами и операциями над ними.
Оборудование урока: программное обеспечение: программный пакет MS Power Point; наглядные пособия: презентация «Векторная графика»; техническое обеспечение: проектор, компьютерный класс.
План урока:
- Понятие векторной графики.
- Основные элементы векторной графики.
- Векторные графические редакторы.
Ход урока:
- Понятие векторной графики
Векторная графика — способ представления объектов и изображений в компьютерной графике, основанный на использовании геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники.
Векторная графика используются для отображения объектов с чёткой границей и ясными деталями - это шрифт, логотип, графический знак, орнамент, декоративная композиция.
Основными форматами растровой графики являются такие форматы, как: WMF, CGM, CDR, AI.
- Основные элементы векторной графики
Основной элемент изображения – линия. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Например, объект «четырехугольник» можно рассматривать как 4 связанные линии и т.д. Свойства линии: форма, ее толщина, цвет, характер (сплошная, пунктирная и т.д.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения.
- Векторные графические редакторы
Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах.
Векторный графический редактор CorelDraw.
CorelDraw предназначен для работы с векторной графикой и является несомненным лидером среди подобных программ. Популярность CorelDraw объясняется большим набором средств создания и редактирования графических образов, удобным интерфейсом и высоким качеством получаемых изображений. С его помощью можно создавать как простые контурные рисунки, так и эффективные иллюстрации с поражающим воображение переливом красок и ошеломляющими эффектами. CorelDraw является доступным и востребованным для пользователей - непрофессионалов всех возрастов и профессий.
Урок 3. Тема: Фрактальная графика. Трёхмерная графика. Графические объекты и операции с ними.
Цели урока: Познакомить учащихся с фрактальной и трёхмерной графикой, объектами и операциями над ними.
Оборудование урока: программное обеспечение: программный пакет MS Power Point; наглядные пособия: презентация «Фрактальная и трёхмерная графика»; техническое обеспечение: проектор, компьютерный класс.
План урока:
1. Понятие фрактальной графики.
2. Понятие трёхмерной графики
Ход урока:
1. Понятие фрактальной графики
Фрактал - это рисунок, который состоит из подобных между собой элементов. Существует большое количество графических изображений, которые являются фракталами: треугольник Серпинского, снежинка Коха, "дракон" Хартера-Хейтуея, множество Мандельброта. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Изменения значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики есть то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы.
2. Понятие трёхмерной графики
Для создания объёмных изображений используют разные графические фигуры и гладкие поверхности. При помощи их сначала создаётся каркас объекта, потом его поверхность покрывают материалами, визуально похожими на реальные. После этого делают осветление, гравитацию, свойства атмосферы и другие параметры пространства, в котором находиться объект. Для движущихся объектов указывают траекторию движения, скорость.
Трёхмерная графика широко используется в инженерном программировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинематографии и компьютерных играх.
Урок 4. Тема урока: Adobe Photoshop. Инструменты выделения. Создание коллажа.
Цели урока: Изучение практических навыков работы с инструментами выделения в Adobe PhotoShop и копирования фрагментов изображения на новый лист, формирование знаний, умений и навыков работы с инструментом движения выделенного фрагмента изображения. Развивающие: развитие памяти, внимания, самостоятельности при работе с программным продуктом.
Оборудование урока: программное обеспечение: программный пакет MS Power Point; наглядные пособия: презентация «Растровая графика», Adobe PhotoShop 7.0; техническое обеспечение: проектор, компьютерный класс.
План урока:
- Adobe PhotoShop;
- Инструменты выделения в Adobe PhotoShop;
- Практическая работа.
Ход урока:
- Подготовительный этап.
Photoshop – графический редактор, который служит для работы с растровыми изображениями.
Работа в Photoshop приятна и не так сложна, как можно подумать. Adobe Photoshop – это мощная графическая программа. Хотя она используется в основном для ретуширования, цветокоррекции, коллажирования, трансформации, цветоделения фотографий и обработки изображений, ее можно применять и при создании новых рисунков или на основе фотографий.
Основными элементами окна программы Adobe Photoshop являются системное меню, строка заголовка, строка меню, системные кнопки программы и документа, блок инструментов, параметры, окно документа с полосами прокрутки, строка состояния, палитры программы.
- Инструменты выделения в Adobe PhotoShop.
К инструментам выделения относятся:
– прямоугольное выделение - позволяет произвести выделение прямоугольной области для последующего её редактирования. Выделение производится путем перетаскивания курсора при нажатой левой кнопке мыши;
– круговое выделение - позволяет произвести выделение круговой области;
– лассо - позволяет произвести выделение участка произвольной формы. Выделение производится путем перетаскивания курсора при нажатой левой кнопке мыши;
– многоугольное лассо - позволяет произвести выделение участка произвольной формы составленной из прямых линий;
– магнитное лассо - щелкните мышью на изображении и начните перетаскивание курсора. Photoshop будет искать рядом с курсором области с максимальной контрастностью (края изображения) и будет вести по ним контур выделения. В процессе выделения Photoshop автоматически расставляет опорные точки.
- Практическая работа.
Задание: создать коллаж “Фиалковый ковёр” (коллаж – это изображение, построенное из кусочков других изображений).
Алгоритм выполнения задания:
- Создать новый белый лист размером 700х700 пикселей.
- Поочередно открывать файлы, хранящие в себе изображения фиалок.
- Выделять фиалки любым инструментом выделения.
- Копировать их поочередно на созданный чистый лист.
- С помощью необходимых инструментов, разместить фиалки таким образом, чтобы они заполнили весь чистый лист не оставляя пробелов.
Сохранить коллаж в своей папке.
2 Практические задания
Задание 1. Нарисуйте простейший пейзаж: лучистое солнце на голубом небе; облака; извилистая дорога, убегающая к линии горизонта; небольшое озеро, заросшее по берегам тростником.
- Выберите Карандаш или Кисть.
- В палитре выберите голубой цвет.
- Проведите линию горизонта от правой границы листа, до левой.
- Выберите инструмент Заливка. Указатель мыши примет ту же форму.
- Щелкните кончиком льющейся краски по любой точке свободного пространства в верхней части листа. Голубая краска разольется, и получится небо.
- В палитре выберите зеленый цвет.
- Щелкните кончиком льющейся краски по любой точке свободного пространства в нижней части листа. Получится трава.
- Выберите инструмент Эллипс.
- На панели настройки выберите сплошное заполнение.
- В палитре выберите желтый цвет.
- На голубом небе нарисуйте круг.
- Выберите инструмент Линия.
- На панели настройки выберите толщину луча.
- Нарисуйте лучи солнца.
- Распылителем (выберите самый большой профиль) нанесите легкие белые облачка на голубом небе.
- Дорисуйте пейзаж самостоятельно.
Задание 2. Создать рисунок в Paint по образцу.
Рисунок 1. Образец рисунка
Задание 3. Решение кроссворда.
Рисунок 2. Кроссворд
По горизонтали:
2.Для того, чтобы в PAINT нарисовать круг, нужно выбрать инструмент …(эллипс).
4. Инструмент удаления фрагмента рисунка (ластик).
6.До появления компьютера
она использовалась как
7.Так называется устройства для хранения информации (память).
9. Центральный … (процессор).
10. Сведения об окружающем мире (информация).
13. Название этого устройства указывает на его составные элементы (клавиатура).
16. Устройство вывода информации (принтер).
18. Графический …. (интерфейс).
По вертикали:
1.Набор цветов в PAINT (палитра).
3.Пропущенное слово Пуск - Программы - … - Paint (Стандартные)
5.Это устройство названо именем маленького зверька с длинным хвостом (мышь).
8. Устройство вывода информации, похожее на телевизор (монитор).
11. Системный … (блок)
12.Геометрическая фигура,
которая может быть нарисована
в PAINT с помощью инструмента
14. … монитора (экран)
15. Вид представления информации (графическая)
17. Перечень команд, которые можно выбрать (меню)
Задание 4. Создать коллаж “Фиалковый ковёр” (коллаж – это изображение, построенное из кусочков других изображений).
Алгоритм выполнения задания:
- Создать новый белый лист размером 700х700 пикселей.
- Поочередно открывать файлы, хранящие в себе изображения фиалок (необходимый материал можно найти в папке «Практические задания»).
- Выделять фиалки любым инструментом выделения.
- Копировать их поочередно на созданный чистый лист.
- С помощью необходимых инструментов, разместить фиалки таким образом, чтобы они заполнили весь чистый лист не оставляя пробелов.
- Сохранить коллаж в своей папке.
- Компьютерная графика
- Компьютерная графика
- Компьютерная графика
- Компьютерная графика
- Компьютерная графика в дизайне web-страниц
- Компьютерная графика в дизайне ювелирных изделий
- Компьютерная графика в рекламе
- Компьютерлік фирма менеджментінің ақпараттық жүйесі
- Компьютер на колесах
- Компьютерная безопасность
- Компьютерная безопасность
- Компьютерная графика
- Компьютерная графика
- Компьютерная графика