Средства компьютерной графики

     МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

     Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

     «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ» 

ИНСТИТУТ  ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ 

«СРЕДСТВА

КОМПЬЮТЕРНОЙ  ГРАФИКИ» 
 

  Выполнили: студенты группы 2б14

       Семенов Александр Александрович

     Проверил: Фех Алина Ильдаровна 
 
 
 
 
 

Томск 2011 

Содержание.

          1.Мониторы.....................................................................................3

     2.Плоттеры......................................................................................5

     3.Принтеры.....................................................................................7

     4.Видеокарта (Видеоадаптер)......................................................10

     5.Принципы вывода изображений...............................................11

          6.Растровый принцип вывода изображений...............................13

          7.Размер графической сетки (растра)..........................................14

     8.Программное обеспечение........................................................15

     Заключение....................................................................................17

          Литература.....................................................................................18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Мониторы. 

     Монитор – устройство визуального представления  данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его  основными потребительскими параметрами являются: размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.

     Размер  монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные  размеры: 14”; 15”; 17”; 19”; 20”; 21”. В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 15 и 17 дюймов, а для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм.

     Изображение на экране монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изображения люминофорное покрытие имеет точки или полоски трёх типов, светящиеся красным, зелёным и синим цветом. Чтобы на экране все 3 луча сходились строго в одну точку и изображение было чётким, перед люминофором ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем чётче и точнее полученное изображение. Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0.25 – 0.27 мм. Устаревшие мониторы могут иметь шаг до 0.43 мм., что негативно сказывается на органах зрения при работе с компьютером. Модели повышенной стоимости могут иметь значение менее 0.25 мм.

     Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому её также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет всё-таки монитор.

     Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем  чётче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения заметно невооружённым глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимальным считают значение 75 Гц, нормативным – 85 Гц и комфортным – 100 Гц и более.

     Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. В настоящее время общепризнанными считаются следующие международные стандарты: MPR-II, TCO-92, TCO-95, TCO-99 (приведены в хронологическом порядке). Стандарт MPR-II ограничил уровни электромагнитного излучения пределами, безопасными для человека. В стандарте TCO-92 эти нормы были сохранены, а в стандартах TCO-95 и TCO-99 ужесточены. Эргономические и экологические нормы впервые появились в стандартах TCO-95, а стандарт TCO-99 установил самые жёсткие нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия).

     Большинством  параметров изображения, полученного  на экране монитора, можно управлять  программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в системный комплект программного обеспечения. 
 
 
 
 
 
 

     2.Плоттеры. 

     По  принципу действия электромеханические  векторные графопостроители делятся  на устройства с неподвижным носителем  информации им устройства с перемещаемым носителем информации. Для устройств  с неподвижным носителем носитель информации укрепляется на плоской рабочей поверхности планшета. Перемещение пишущего элемента осуществляется электромеханической координатной системой по двум осям. Этот тип графопостроителей принято именовать планшетами. Для устройств с перемещаемым носителем информации характерно наличие механизма перемещения пишущего элемента только по одной координате, запись информации по другой оси осуществляется путем перемещения самого носителя. В зависимости от способа перемещения носителя такие устройства делятся на устройства с перфорированным носителем, в которых носитель перемещается транспортным валом за краевую перфорацию, и устройства с фрикционным перемещением неперфорированного носителя, в которых перемещение носителя осуществляется за счет частичного или полного микрозахвата носителя транспортным валом с фрикционным покрытием. Независимо от структуры эти устройства преобразовывают информацию из цифровой формы в графическую в виде различных документов и чертежей. Основное преимущество графопостроителей состоит в обеспечение высокой точности черчения. Графопостроители могут работать автономно, воспринимая исходные данные с промежуточного носителя – диска, непосредственно с ЭВМ, используя интерфейсы различных типов. Графопостроители состоят из трех основных частей: блока механизма, блока управления исполнительными каналами устройства и системы управления. Блок механизма представляет собой планшетный или барабанный механизм, предназначенный для организации перемещения в плоскости чертежа пишущих элементов, а также их подъема и опускания.

     Блок  управления исполнительными каналами по координатам x и y строится как по замкнутому принципу (с использованием обратной связи), так и по разомкнутому принципу. В первом случае для привода применяются малоинерционные двигатели постоянного тока с датчиком обратной связи по положению и скорости, во втором случае- шаговые двигатели. В последние годы широкое распространение получили графопостроители с перемещением вдоль одной оси носителя с помощью абразивного вала. Это позволило значительно снизить энерго- и материалоемкость. По сравнению с планшетными построителями масса снижается в 3-5 раз, однако точность у таких построителей, как правило, ниже, чем у планшетных. Системы управлениями графопостроителями можно разделить на три группы: инкрементальные, с фиксированным алгоритмом работы и программируемые. Система управления предназначена для: организации логической связи с источником информации; организация контроля состояния и диагностики устройства; подготовки исходных данных и выполнения интерполяционных процессов; обеспечения вычерчивания символов и различных типов линий; учета конструктивных особенностей устройств и динамических характеристик исполнительных каналов. Процесс формирования данных для вычерчивания выполняется цифровыми интерполяторами, предназначенные для определения координат промежуточных точек, лежащих между заданными узловыми точками.  
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.Принтеры.

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие  получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

     Матричные принтеры.

     Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, не уступающие по качествам документам, исполненным на пишущей машинке.

     Производительность  работы матричных принтеров оценивают  по количеству печатаемых знаков в  секунду (cps – characters per second). Обычными режимами работы матричных принтеров являются: drift – режим черновой печати, normal – режим обычной печати и режим NLQ (Near Letter Quality), который обеспечивает качество печати, близкое к качеству пишущей машинки.

     Лазерные  принтеры.

     Обеспечивают  высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая  измеряется в страницах в минуту (ppm – page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек.

     Принцип действия лазерных принтеров следующий:

       - в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;

       - горизонтальная развёртка изображения выполняется вращением зеркала;

       - участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;

       - барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;

       - при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;

       - лист бумаги с нанесённым на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.

     К основным параметрам лазерных принтеров  относятся:

       - разрешающая способность, dpi (dots per inch – точек на дюйм);

       - производительность (страниц в минуту);

       - формат используемой бумаги;

       - объём собственной оперативной памяти.

     При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости  оттиска, то есть стоимость расходных  материалов для получения одного печатного листа стандартного формата  А4. К расходным материалам относятся тонер и барабан, который после печати определённого количества оттисков утрачивает свои свойства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу (имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1.0 – 1.5. На практике лазерные принтеры массового применения обеспечивают значения от 2.0 до 6.0.

     Основное  преимущество лазерных принтеров заключается  в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели до 1200 dpi.

     Светодиодные  принтеры.

     Принцип действия похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается  в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развёртки и вся конструкция получается проще, надёжнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати для светодиодных принтеров составляет 600 dpi.

     Струйные  принтеры.

     В струйных печатающих устройствах изображение  на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя  на бумагу. Выброс микрокапель красителя  происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счёт парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта – этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.

     4. Видеокарта (Видеоадаптер)

     Видеоадаптер – устройство, управляющее работой дисплея.

     Видеокарта  располагается в системном блоке  и представляет собой маленький  графический компьютер со своими процессором и памятью.Видеокарта (другие названия: графическая карта, видеоадаптер) управляет работой монитора, освобождая процессор от построения кадров изображения. От качества видеокарты зависит скорость обработки видеоинформации, чёткость изображения, число цветов на экране и разрешение, в котором будет работать монитор.

• ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.
• объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность.

Видеокарты, интегрированные  в набор системной логики материнской  платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти  и используют для своих нужд часть  оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).

• частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.
• Текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.

5. Принципы  вывода изображений

     5.1. Векторное изображение

     Векторным изображением в компьютерной графике  принято называть совокупность более  сложных и разнообразных геометрических объектов. Номенклатур таких объектов может быть более или менее широкой, но, как правило, в нес включаются простейшие геометрические фигуры (круги, эллипсы, прямоугольники, многоугольники, отрезки прямых и дуги кривых линий). Важнейшая особенность векторной графики состоит в том, что для каждого объекта (или, как мы будем более точно говорить далее, класса геометрических объектов) определяются управляющие параметры, конкретизирующие его внешний вид. Например, для окружности такими управляющими параметрами являются диаметр, цвет, тип и толщина линии, а также цвет внутренней области. Представление векторного изображения в памяти компьютера сложнее, чем пиксельного (хотя, как правило, при этом оно намного компактнее). Несколько упрощая, можно считать, что оно является перечнем всех объектов, из которых составлено изображение, причем для каждого объекта указано, к какому классу объектов он принадлежит, и Приведены значения всех управляющих параметров. Подобрать аналог векторному изображению в реальном мире не так-то просто. Впрочем, на эту роль вполне может претендовать тот человечек, которого в детстве рисовали, наверное, все, приговаривая: «Точка, точка, запятая, минус, рожица кривая, палка, палка, огуречик...». Последняя фраза, по сути дела, представляет собой перечисление объектов векторного изображения. ПРИМЕЧАНИЕ Из-за того, что в этой фразе отсутствуют какие-либо намеки на значения управляющих параметров, человечки у всех получались разные. В школьной программе векторные изображения появлялись на уроках геометрии, черчения и математики (графики функций). Тем, кому довелось учиться в технических вузах, приходилось сталкиваться с векторными изображениями на занятиях по аналитической геометрии. Процесс вывода пиксельного изображения на экран или бумагу достаточно прост - на экране пикселу соответствует группа из трех частиц люминофора, светящихся различными цветами, принтер изображает пикселы капельками чернил или пятнами тонера (красящего порошка). К устройствам, непосредственно фиксирующим векторные изображения, относятся, пожалуй, только довольно редко встречающиеся вне стен конструкторских бюро графопостроители. Почти всегда векторное изображение перед выводом (или непосредственно в процессе вывода) преобразуется в точечное — в компьютерной графике этот процесс называется рендерингом.

6. Растровый принцип вывода изображений

7. Размер графической сетки (растра)

     Размер  графической сетки обычно представляется в форме произведения числа точек  в горизонтальной строке на число  строк.

Размер графической  сетки называется разрешением экрана. Разрешение обычно указывают в виде двух величин через знак умножения. Первая величина задает число столбцов пиксельной матрицы, вторая — число строк.

На современных  мониторах используются такие размеры графической сетки:

• 640 х 480
• 1024 х 768
• 1280 х 1024

Размер экрана монитора принято измерять по длине  диагонали в дюймах. Один дюйм —  это 2,54 сантиметра. Дюймы обозначают двойным штрихом вверху.

Для работы с  компьютерными рисунками подойдёт монитор с диагональю 15", но профессионалы используют мониторы с диагоналями 17", 19", 21" и даже больше.

     8. Программное обеспечение

     7.1. Редактор работы с растровой графикой - Adobe Photoshop.

     Photoshop фирмы Adobe многооконный графический редактор позволяет создавать и редактировать сложные рисунки, а также обрабатывать графические изображения (фотографии). Содержит множество фильтров для обработки фотографий (изменение яркости, контрастности и т.д.).

     Adobe Photoshop – это один из лучших растровых графических редакторов, он обладает богатым арсеналом всевозможных инструментов и фильтров. Графический редактор Photoshop одинаково почитают пользователи как IBM PC – совместимых компьютеров, так и компьютеров Macintosh.

    Перечислим  основные возможности этой программы:

     1. Обработка цифровых и отсканированных фотоснимков, цветокоррекция, спецэффекты, устранение различных дефектов съемки.

     2. Возможность создания многослойного изображения. При этом каждый элемент иллюстрации может быть сохранен в собственном, отдельном слое, который может редактироваться отдельно, перемещаться относительно других слоев и т.д.

     3. Фотомонтаж, составление коллажей.

     4. Ретуширование и восстановление старых фотографий.

     5. Обработка эскизов, нарисованных вручную.

     6. Улучшенные инструменты для работы с текстом. Используя различные инструменты, эффекты и фильтры можно получить очень интересные эффекты.

     7. Создание текстур для 3D моделей.

     8. Создание графических элементов дизайна и оформления для сайтов, документов, печати и полиграфии.

     9. Подготовка изображений к печати или публикации в Интернете.

7.2. Возможности графического редактора Corel Draw.

 Программа Microsoft Draw — входящая в комплект MS Office. Эта программа служит для создания различных рисунков, схем. Обычно вызывается из MS Word.

     Широчайшие  возможности (работа с текстом и  изображениями, возможность вставки  видео - и аудиофрагментов), "Интуитивно понятный интерфейс". Научиться работе с программой можно без учебников, а, просто потратив несколько часов  и понажимав на разные кнопки - результаты внесенных вами изменений будут сразу же Универсальность. Так как PowerPoint входит в пакет программ "Office", то созданная презентация будет проигрываться практически на любом компьютере. А, учитывая, что PowerPoint является разработкой компании "Microsoft", то найти программу для создания презентаций более интегрированную в столь распространенную у нас операционную систему "Windows" едва ли образом, у обычного лектора или учителя выбора с программой практически не остается. Другие программы либо не обладают необходимыми возможностями (например, работой с анимацией), либо слишком сложны.

     CorelDRAW — незаменимый помощник профессионалов — дизайнеров, разработчиков Web-страниц и даже художников. Программа будет очень полезна широкому кругу пользователей, которые любят поиграть с графикой. CorelDRAW предлагает пользователю очень удобную среду разработки, почти бесконечный набор инструментальных средств и эффектов и полную власть над создаваемым графически объектом. Каждый день что-то новое здесь будет открывать для себя как начинающий пользователь, так и умудренный опытом мастер.Мощь комплекта CorelDRAW, в числе многих других вспомогательных программ дополняют Corel PHOTO-PAINT (специальная программа для работы с растровой графикой; кратко рассматривается в этой главе) и CorelDREAM 3-D (программы для трехмерного графического моделирования).

Заключение.

     Мы  рассмотрели виды технических средств для компьютерной графики: мониторы, принтеры и плоттеры т.д. Пожалуй, самыми сложными по конструкции являются плоттеры. Самыми продвинутыми и функциональными, безусловно, являются принтеры. Они пользуются наибольшей популярностью среди населения. Мониторы – это то, без чего невозможна жизнь современного пользователя и они имеют большое значение. Плоттеры тоже необходимы, но в специфических областях для профессионалов, потому что принцип их действия достаточно сложно объясняется. В целом все периферийные устройства жизненно необходимы любому человеку для успешной деятельности в области создания обработки графических данных.

Список  использованной литературы:

1.Информатика:  Базовый курс/С.В. Симонович и  др. – СПб.: Питер, 2002 – 640 с. ил.

2. http://www.kam-web.ru/internet/
3. http://kafvt.narod.ru/Osia/Glava6.htm