Компьютерлік графикаға кіріспе.
Пәннің мақсаты мен міндеттері. Даму этаптары.Компьютерлік графикаға шолу, графика түрлері.
Қазіргі кезде «Компьютерлік графика» жеке ғылым ретінде қарастырылады. Жай сызбалардан бастап күрделі құрылыстарды жобалау үшін аппаратты және жабдықтау бағдарламалары бар бағдарламалары бар. Компьютерлік графика ғылымыныңбарлық саласында және инженерлік пәдерді оқытуда кеңінен қолданылады. Қазіргі кезде ғалымдар мен инженер кадрлар оның негізін білу шарт. Оны бизнес, медицина, жарнама және басқа да көптеген салаларда қолданылады.
Компьютерлік графика – инженер программистердің графикалық кескіндері шығаруда аса зор қызығушылық білдіреді. Өз принциптеріне байланысты «Компьютерлік графикада» нақты және көмекші ретінде өнердің барлық саласында қолдануға болады, сонымен бірге кез-келген суретті үшін оған қажетті инструкция беру қажет. Соңғы кездерде көптеген дайын программалық пакеттер өнердің әр саласына арнап шығарылуда., бірақ өмірдегі нақты жағдайларға байланысты программалық жабдықтауда оларды қолдану мүмкін емес, сондықтан да компьютерлік графика болашақта өзінің қажеттілігін сақтайды.
Программалау тіліне тәуелді өз бетінше оқуға және алгоритмдерді құруға болады және оны өткізуге немесе сатуға болады, сондай-ақ стандарт кітапханаларды пайдалануға да болады.
Осыдан біраз уақыт бұрын графиктік және текстік информацияларды компьютерлік өңдеу арқылы полиграфикалық өнімдерді шығару үшін қолданған. Ал қазір заманға байланысты графиктік программалар арқылы Internet-ке жариялауға мүмкіншілік бар. Сондықтан компьютерлік дизайндар арқылы қажетті графиктік құжаттарды дайындап және оларды бүкіл әлемдік байланыс жүйесі арқылы таратуға болады.
Қажетті оқулықтарды оқи отырып жаңа графиктік программаларды және баспа (издательский) жүйесін үйренуге болады.
Қазіргі кезде көптеген графиктік редакторлар бар, атап айтар болсақ.
- Adobe Illustator 8.0
- Corel DRAW 9
- Adobe Photoshop 5.0
- Corel PHOTO-PAINT 9
- Quick & Easu Cad
- Auto Cad 2000
Компьютерлік графиканың алгоритмдері. Бұл берілген курста біз координаталық жүйелерді, оларды түрлендіруді, проекцияларды, координаталық жүйелерді, оларды түрлендіруді, негізгі графиктің элементтердің алгоритмдерін, көрінбейтін жерлерін жою алгоритмдерін қарастырамыз.
Графиктік жүйелердің архитектуралары. Сонымен қатар бұл курста біз компьютерлік графиканың архитектуралық жүйелерін, графиктік жұмыс станцияларын, компьютерлік графикадағы стандартизацияларды (графиктік интерфейстер, жүйелер, хаттамалар, метафайлдар, растрлық файлдар), интерфейсті пайдаланатын басқару жүйелерін, ғылыми зерттеудегі визуализациялық жүйелерді қарастырамыз.
Ең алғашқы электронды есептеу машиналары графикамен жұмыс жасай алмайтын ал, бертін келе лампамен және матрицамен жасалған машиналарда қандайда бір сызықтар шығаруға мүмкіндік туды.
1961 С.Рассел деген программисттің қадағалауымен ең бірінші «Ғарыштық әскерлер» («Космические войны») атты ойын шықты. Бұл ойынды PDP-1 машинасында 200 адамның көмегімен ойнайтын болған.
Ал 1963 жылы американдық ғалым Айвен Сазерленд Sketchpad атты құрылғыны ойлап тапты. Бұл құрылғыда нүкте, сызық сала алатын болған соған қарағанда бұл ең бірінші векторлық редактор болуы тиіс. Сонымен қатар бұл программаны ең бірінші графикалы интерфейс деп атауға болады.
Сонымен 1960 жылдың орта тұсында Т.Мофетта және Н.Тейлора қадағалауымен Itek фирмасының көмегімен электрондық цифрлы чертеждық машинасы пайда болады.
Мультимедиялық оқыту жүйелері дәрісті оқу материалымен біріктіруге, практикумды компьютерлік қайталағыштық , тестік жүйені және барлық қосымша материалды бір интерактивті компьютерлік оқулыққа біріктіруге мүмкіндік береді. Мультимедиялық оқулық мұғалімнің әр күнгі функциясын жеңілдетіп қана қоймай, пәнге қызықтырады, оқуды тездетеді және білімді жақсы меңгеруді қамтамасыз етеді. Бірақ мультимедиялық оқыту жүйелері сәйкесті жадыда біраз орын алатын аппараттық қамтаманы талап етеді, сондықтан оның қолдану облысын шектейді.
Компьютерлік графиканың қолданылуы:
Компьютерлік графика – бұл компьютерге графикалық бейнелермен (суреттермен, сызумен, видеокадрлармен және т.б.) жұмыс істеу мүмкіндігін беретін информатиканың бір бөлімі. Сонымен бірге мұнда компьютер көмегімен графикалық бейнелер алу әдістері құрылып, қолданылады.
Компьютерлік графиканың даму этаптары:
- Белгілік баспа құрылғысында символдан жасалған мозайка түріндегі псевдографиялық баспа;
- Плоттар көмегімен қағазға графикалық бейнелерді ( графиктер, диаграмма, сызбалар) шығару;
- Түрлі-түсті баспа құрылғыларға графикалық баспа, көпшілікке арналған графикалық пакеттерге графикалық дисплейлерді пайдалану.
Компьютерлік графиканың қолданылу облысы:
- Ғылыми графика
- Іскерлік графика
- Конструкторлық графика
- Иллюстративтік графика
- Көркемдік және жарнамалық графика: үш өлшемді шынайы бейнелер, компьютерлік жасанды қозғалыс, мультимедиа.
1. Ғылыми графика. Бұл бағыт бірінші пайда болды. Оның тағайындамасы – обьектілерді құрудағы көрнекі кескіні. Ғылыми және инженерлік қызметтерде ғылыми графика , ғылыми зерттеулер жүргізуде және оны құруда эксперимент жүргізу барысында оның есептеу жүргізгендегі нәтижесін көрнекі түрде көрсету үшін қолданылады. Медицинада ғылыми графика кардиограмма, рентгенограмма түрінде қолданылады. Ал білім беруде – мультимедиялық программалық түрінде қолданылады.
Тағайындамасы:
- Ғылыми зерттеулер және есептелген эксперимент нәтижелерін көрнекі бейнелеу;
- Есептеулер нәтижесін графикалық өңдеу.
2. Іскерлік графика. Компьютерлік графиканың бұл аймағы әр түрлі мекемелердің жұмысында жиі қолданылатын безендірмелер жасауға арналған. Іскерлік графика көмегімен жасалынатын безендірме материалдар обьектісі – жоспарлық көрсеткіштер, есеп құжаттар, статистикалық мәліметтер, бұл графиктер көбінесе диаграма түрінде болады. Білім беруде компьютерлік графика университеттер дәрісінде, мектеп сабақтарында, компьютерлік оқыту программаларында, сонымен бірге Интернет беттерінде қолданылады. Іскерлік графиканың программалық құралдары әдетте кестелік процессорлардың ( электрондық кестелердің) құрамына кіреді.
3. Конструкторлық графика. Бұл автоматтандырылған проектілеу жүйесінің элементтері. (АПЖЭ)
Тағайындамасы:
- Технакалық конструкцияны проектілеу процесінде ( жазық және үшөлшемді бейнелерді алу) сызба дайындау;
- Модельдеу (графика+есептеу) – оптимальды конструкциялау.
4. Безендірмелік графика. Компьютерде графикалық редакторлар көмегімен сурет салу;
5. Көркемдік және жарнамалық графика. Өте күшті графикалық пакеттерді пайдаланып, жарнамалық роликтер, компьютерлік ойындар ,мультфильмдер , қиын шынайы графикалық бейнелер құру. Графикалық бейнелерді құру және әрлеу үшін қолданылады, мысалы, баспа басылымдарын, жарнамалық роликтерді, фотобейнені қалпына келтіру және өңдеу , мультфильм құру, видеосабақ , компьютерлік ойынды әрлеу. Архитектурада сызба дайындау процесін автоматтандыру және көпқабатты ғимараттарды жоспарлау мүмкіндігін береді.
Көркемдік және жарнамалық графика.
Үшөлшемді шынайы графика.
Экранды үшөлшемді шынайы графикалық обьект бейнесін алу (обьектілердің бұрылуы, деформациялар, жақындау, өшіру, жарық көзінің орналасуына байланысты тартылу жарықтығы, беттік фактуралар...)
Компьютерлік жасанды қозғалыс (анимация)
Экранда жылдитын бейне алу (суретші экранда жылжушы обьектінің бастапқы және соңғы уақыттағы кескінін бейнелейді, ал аралықтағы кескіндерді компьютер есептейді және бейнелейді)
Мультимедиа
Компьютер экранында жоғары сапалы бейне мен (онымен бірге жасанды қозғалыс және видеокадрлар) шынайы дыбыстың бірге орындалуы
Көркемдік және жарнамалық графика мақсалы үшін графикалық пакеттер компьютердің жылдамдығы және жадыдан үлкен ресурстар талап етіледі.
Мультимедиа – бұл компьютер экранында жоғары сапалы кескіндердің (сонымен бірге графикалық жасанды қозғалыстар мен видеокадрлар) дыбыс әуенімен (жарнама, көңіл көтеру, оқу) бірігуі. Бір мезгілде өзінде дыбыс, әуен, мәтін, бейне және анимацияларды ( жылжитын обьектілерді ) үйлестіре алады.
Графикалық режимде экран жеке жарқырайтын нүктелерге (пикселдерге) бөлінеді, олардың саны монитор шешімділігімен (мүмкіндігімен) анықталады және оның типі мен режиміне тәуелді. Пиксель – экрандағы ең кіші бейнелеу элементі (экрандағы нүкте). Әртүрлі графикалық кескіндер нүктелерден құралады. Пиксель формасы – тіктөртбұрыш болып келеді. Растр – экрандағы пиксельдердің тікбұрышты торы.
Монитор мүмкіндігі (экран шешімділігі) – M x N түрінде берілген растр торының өлшемі, мұндағы М – көлденең бағыттағы нүктелер саны, N – тік бағыттағы нүктелер (жолдар саны) саны.
Мысалы: 16 түсті болған кезде көлденеңінен 640 және тігінен 480 нүктелі; 256 түсті болған кезде көлденеңінен 320 және тігінен 200 нүктелі болады.
Графикалық ақпараттарды ұсыну
Кескіндер ақ-қара (монохромды) және түрлі-түсті болады. Кескіннің әр түрлі үшін графикалық кескіндерді ұсынудың әдістері бар.
Видеоақпарат – бұл компьютер жадысында сақталған, компьютер экранында бейнеленетін кескіндер жайлы ақпарат. Видеожады – бұл видеоақпараттың компьютерде ойнатылып тұрғандағы экранда кескінделуі.
Видеожадының ең кіші көлемі х өлшемді экранның графикалық торыеың пиксель кодының ұзындығына тең.
Мысалы: Ақ-қара түсті экрандағы бір пиксель туралы ақпарат видеожадыдан 1 бит орын алады.
мысал: Ақ-қара түсті экрандағы бір пиксель туралы ақпарат видеожадыдан қаншалықты орын алады?
Шешуі: 1) К=2
2) 2N=2
N=1 (бит)
Жауабы: 1 бит
Программалық-аппараттық есептеу комплексінің көмегімен бейнелеулерді өңдеу және құру әдістерін үйрететін информатиканың арнайы бөлігі – компьютерлік графика.
Компьютерлік графиканың бейнелеулерін қалыптастыру әдістеріне байланысты растрлық, векторлық және фрактальды деп бөледі.
Растрлық графика (bitmap немесе raster)
Векторлық графика (vector draw)
Фракталды графика (fractal)
Виртуалды кеңістіктегі объектілердің көлемді модельдерін құру әдістерін үйрететін үшөлшемді (3D) графика жеке пән болып саналады. Түстің ерекшелігі қара-ақ және түсті графика ұғымдарымен сипатталады. Графиктік пакеттердің басым көпшілігі түсті моделдер төңірегінде кеңінен қолданылады, оның кейбір бөлігі арнайы мақсат үшін , ал басқа бір бөлігі ерекше типті бояуларға арналған. Оларды тізіп айтатын болсақ:
CMY; CMYK; RGB; HSB; HLS; LAB; YIQ; YCC
Жоғарыда аталған түс модельдерін үш түрге бөлуге болады.
Аддитивті (RGB) түстерді біріктіріп жасауға негізделген;
Субтрактивті (CMY; CMYK ) –мұның негізі түстерді алп тастау амалы болып табылады.
Перцепциялы (HSB; HLS; LAB; YIQ; YCC) түсті қабылдауға негізделген.
Растрлық графика
Нүктелерден тұратын растрлық бейнелеулер үшін шешу (разрешения) ұғымы маңызды роль атқарады. Шешу ұғымы басқаша бейнелеу өлшемі деген терминмен тығыз байланысты. Ол бейнелеудің физикалық ұзындығы мен енін анықтайды.шығарылатын бейнелеулердің құрылғыларға байланысты төмендегі шешудің өлшем бірліктері пайдаланылады.
spi (sample per inch) – дюймдағы элементтер
dpi (dot per inch) – дюймдағы нүкте
ppi (pixel per inch) – дюймдағы пиксел
lpi (line per inch) – дюймдағы сызық.
Шешу ұғымы төмендегілер бойынша ерекшеленеді:
· оригиналды шешу;
· экрандық бейнелеуді шешу;
· баспалық бейнелеуді шешу.
Оригиналды шешу. Оригиналды шешу нүктедегі дюйм арқылы өлшенеді және ол бейнелеулердегі сапа талаптарына және файлдың өлшеміне, ізделінді иллюстрацияны құру әдісіне; таңдалған файлдың форматына және басқа да параметріне тәуелді.
Экрандық бейнелеуді шешу.
Бейнелеудің экрандық көшірмесін алуға арналған растрдың элементар нүктесін пиксел деп атаймыз.
19-24 дюймді диагоналда бейнелеуді өңдеуге арналған мониторлар ереже бойынша 640х480, 800х600, 1024х768, 1280х1024, 1600х1200, 1600х1280, 1920х1440, 1920х1600, 2048х1536 нүктелерден тұратын стандартты экрандық шешумен қамтамасыз етіледі.
Экрандық көшірме үшін 72 dpi шешуі жеткілікті, түрлі-түсті және лазерлік принтерде баспалау үшін 15-200 dpi, фотоэкспонирленген құрылғыда шығару үшін 200-300 dpi жеткілікті .
Оригиналға растрлеген кезде сызықты торлардағы ұяшықтар растрдің элементін құрайды. Растрдағы тордың жиілігі дюймдағы сызықпен өлшенеді және линиатура деп аталады.
Векторлық графика
Растрлық графикадағы бейнелеуде негізгі элемент нүкте болса, ал векторлық графикада – сызық болып табылады. Сызық-бұл векторлық графиканың элементар объектісі. Кез келген объект сияқты сызық та өзінің қасиеттерімен ерекшеленеді: формасымен (түзу, қисық), жуандығымен, түсімен, сызықтарымен (біртұтас, үзік). Тұйық сызықтар толтыру қасиетімен ерекшеленеді. Кеңістікте қарастырылғандар басқа объектілермен (текстуралар, карталар) немесе таңдалған түспен толтырылуы мүмкін. Қарапайым тұйықталмаған сызық түйіндер деп аталатын екі нүктемен шектелген.
Фрактальды графика.
Фрактальды графика векторлық графика сияқты математикалық есептеулерге негізделген. Фрактальды графикада негізгі элемент математикалық формула болып табылады., яғни компьютердің жадында ешқандай объект сақталмайды және бейнелеулер теңдеулер арқылы саналады. Осындай әдіспен қарапайым регулярлық құрылымдар, күрделі иллюстрациялар, табиғи ландшафтар және үш өлшемді обьектілер салынады.
Бақылау сұрақтары:
- Компьютерлік графика ұғымы?
- Компьютерлік графиканың алгоритмі?
- Компьютерлік графиканың архитектурасы?
- Компьютерлік графиканың түрлері?
- Түс модельдерін нешеге бөлеміз?
- Пиксель деп қандай нүктені атаймыз?
- Компьютерлік графика дегенді қалай түсінесің?
8. Графика қашан пайда бола бастаған?
9. Векторлық және растрлық графиканың айырмашылығы неде?
