Что такое графическая обработка
Информатика. 10 класс
Конспект урока
Информатика, 10 класс. Урок № 16.
Тема — Обработка графической информации
На уроках информатики еще в 8 и 9 классе вы не раз работали с графической информацией. Именно тогда вы познакомились с основными видами компьютерных программ, предназначенных для создания и обработки изображений. Давайте вспомним о них:
— Графические редакторы, с их помощью создаются и редактируются рисунки в цифровом представлении.
— Программы обработки фотоизображений, они позволяют добавить изображению яркость и контрастность, отретушировать изображение, устранив какие-либо недостатки, создать разнообразные эффекты.
— Программы, позволяющие объединить текст и рисунки, формировать из них макет книги или журнала, такие программы называются программами компьютерной верстки.
— Программы создания презентаций, графическое и звуковое сопровождение.
Цели и задачи урока
— Научиться классифицировать компьютерную графику.
— Выполнять преобразование растровых изображений с целью оптимизации размера изображения, корректировки цветовых кривых, яркости, контрастности.
— Осуществлять фильтрацию изображений средствами графического редактора.
На уроке вы узнаете:
— Как преобразуются растровые изображения.
— Что такое оптимизация размера изображения, корректировка цветовых кривых, яркости, контрастности.
— Как фильтруется изображение средствами графического редактора.
По способу создания можно выделить следующие классы объектов компьютерной графики: двумерные, трехмерные изображения и анимация. При этом двумерная графика разделяется на растровую, векторную и фрактальную. Давайте более подробнее остановимся на двумерных изображениях.
Растровое графическое изображение состоит из отдельных маленьких прямоугольников – пикселей. Размеры таких прямоугольников настолько малы, что при просмотре в обычном масштабе неразличимы. Проблема таких изображений возникает при увеличении масштаба. Чаще всего растровая графика используется в полиграфических и электронных изданиях, так как позволяет качественно и четко передать оттенки цветов и плавные переходы от одного цвета к другому.
Чтобы изображение не теряло качество необходимо правильно выбирать разрешение под масштаб. Соотношение желательного разрешения и масштаба изображения вы можете посмотреть в таблице.
Работать с растровыми изображениями возможно, используя разнообразные графические редакторы: Paint, Adobe Photoshop, GIMP и другие
Важной особенностью мощных графических редакторов является механизм слоев. Заключается он в том, что отдельные фрагменты изображения выделяются на отдельные слои, что сильно облегчает работу с изображением. Давайте опишем типы слоев.
Когда создается новое изображение, то создается слой под названием ФОН. На нем не может быть прозрачных участков, и он всегда является нижним слоем
Далее на этот слой накладываются так называемые ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫЕ СЛОИ, на которых создаются фрагменты рисунка, а остальная часть слоя остается прозрачной.
Особый вид слоя — КОРРЕКТИРУЮЩИЙ СЛОЙ. Они могут работать как маски, пропуская только ту часть фрагмента, которую вам необходимо, или могут применять различные эффекты к определенным слоям, осуществлять тоновую или цветовую корректировку. Давайте более подробно остановимся на такой корректировке.
Корректировка — это изменение характеристик изображения, позволяющее добиться нужного качества.
Если изображение оказывается нечетким, то коррекция будет происходить с контрастностью и яркостью.
Контраст — это степень тонового различия между областями изображения.
Яркость — это характеристика цвета, определяющая его интенсивность. Фактически это количество пикселей данного цветового оттенка. Более подробно о таких корректировках мы поговорим в интерактивном элементе.
Для разнообразных художественных эффектов в мощных графических редакторах созданы фильтры, позволяющие автоматически произвести корректировку изображений по вашему усмотрению. Все эти фильтры используются для очистки и ретуширования фотографий, применения специальных художественных эффектов, которые придают изображению вид наброска или картины в импрессионистском стиле, а также специфических трансформаций с использованием эффектов искажения и освещения. Все фильтры обычно содержатся в меню «Фильтр». Некоторые фильтры, поставляемые сторонними разработчиками, доступны в виде внешних модулей.
Векторная графика создает изображение из геометрических примитивов: отрезков, дуг, окружностей, эллипсов, многоугольников и кривых Безье.
Объекты векторной графики накладываются друг на друга, образуя слои. Такая графика позволяет без потерь качества масштабировать, поворачивать и трансформировать векторное изображение.
Основными программами, работающими с векторной графикой, являются:
CoralDraw и Inkscape.
Еще одним видом графики является фрактал. В его основе лежит простая идея: бесконечное по красоте и разнообразию множество фигур можно получить из относительно простых конструкций при помощи двух операций – копирования и масштабирования.
Какая графика использовалась для получения изображения:
Первое изображение получено копированием и масштабированием изображений — значит фрактальная.
Второе изображение можно составить из геометрических примитивов — значит векторная.
Третье изображение передает все оттенки цвета и переходы между ними — значит растровая.
Зная, что рекомендованное разрешение для изображения масштабом 10×15 см является 1200×1700 пикселей. Найдите рекомендованное разрешение для изображения масштаба 4×6 см.
Решение: Так как размер изображения уменьшен в 5 раз, то разрешение возможно также уменьшить в 5 раз без потери качества, а значит 480×680.
Расставьте картинки по увеличению яркости:
а) 
б) 
в) 
г) 
При решении задачи необходимо смотреть на интенсивность цветов. Самая маленькая интенсивность будет на рисунке в), далее а), затем г) и после б)
Список обязательной и дополнительной литература для углубленного изучения темы:
Информатика
Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов
Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы
План урока:
Графические объекты и компьютер
Чтобы узнать тему урока, решим ребус:
Начнем с определений. Компьютерная графика – раздел информатики, который изучает все, что связано с изображениями и ПК. Это создание, изменение и другие операции, которые каждый из пользователей может сделать.
К графическим объектам, с которыми работают на компьютере, относятся рисунки, чертежи, фото, другие изображения.
Компьютерная графика, сферы использования
Области применения компьютерной графики:
Чтобы на себе проверить удобство и пользу от графических инструментов, нужно мысленно сравнить два способа взаимодействия с ПК. Это ввод шаблонных команд на английском языке на черном или синем экране или работа с современной ОС;
Достаточно сравнить фантастический фильм, созданный в 1960 и 2020, чтобы осознать всю силу и возможности современных компьютеров;
Возможности техники с каждым днем растут,а общение с людьми из разных точек планеты становится все ближе, живее;
Улучшение изображения, детализация, удаление дефектов, улучшение картинок (часто используемое для фото, которые выставляются в социальных сетях), восстановление старинных портретов и пейзажей – все это может сделать даже школьник, при этом потратив на все несколько минут. Появляются новые операции, которые можно выполнять с изображениями. Они автоматизируется и вместо кропотливой работы достаточно нажать одну кнопку, чтобы запустить процесс;
Невероятное качество героев, миры, которые кажутся реальнее настоящей жизни – лишь малая часть возможностей, которые нам дарит цифровая графика.
Но не стоит думать, что компьютерная графика это лишь красиво и весело.
Работа на ПК с изображениями незаменима во многих отраслях:
Это лишь часть направлений, где без компьютерной графики не обойтись. Сюда же входит реклама, мультимедиа, выпуск журналов и газет, научная демонстрация динамики экономических показателей. Распространенность и востребованность операций над компьютерными картинками настолько высока, что работа программистов на 90% состоит из создания графических объектов.
Виды графических изображений
Основные виды компьютерной графики:
Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, но все они нужны для целей, которые описаны ниже.
Растровые изображения
Объекты, созданные этой технологией, представляют собой мозаику из сотен тысяч крохотных цветных точек (пикселей). Также они напоминают вышивку крестиком. При большом увеличении картинки каждый пиксель выглядит как квадратик, а при отдалении – появляется изображение, которое поражает количеством оттенков и переходов.
Создавая рисунок подобной техникой, человек задает компьютеру координаты каждого пикселя и его цвет. Но пользователь этого не замечает, он просто пользуется инструментами графических приложений, которые имитируют карандаш или кисточку. А ПК запоминает заданные данные, а во время открытия документа снова делает «мозаику» по памяти.
Оттенки занимают конкретное количество бит:
Этим и обусловлен большой размер растровых изображений, ведь ПК хранит данные каждой точки рисунка. Это объясняет красоту подобных картинок, ведь для их создания используются сотни тысяч пикселей. Для ребуса в начале урока использовали 958*235=225 130.
Размер изображения зависит от количества и параметров точек.Чем больше цветных переходов используется, тем массивнее рисунок. Чем подробнее, детальнее картинка, тем меньше размер точки, а их количество, соответственно, больше.
Еще одним важным параметром является разрешение монитора – сколько максимально пикселей может поместиться на экране.
Полезно! Если взять небольшой растровый рисунок и увеличить его масштаб, точки станут большими, их станет видно, а сама картинка будет похожа на мозаику или вообще непонятная комбинация квадратиков.
Пример исходной картинки и ее участок с огромным увеличением:
Если же высококачественное изображение сильно уменьшить, например, для показа на устаревшей модели монитора, то точки будут сливаться, при этом мелкие детали исчезнут, а общий вид станет нечетким.
Итак, растровое изображение при изменении масштаба теряет качество.
Такие рисунки нельзя разделить на слои, они цельные, можно лишь выделить участки при помощи специальных инструментов в графических редакторах (лассо, волшебная палочка).
Если сравнивать растровую технику с некомпьютерными способами создания изображений, то она подобна фотографии и живописи.
Самые распространённые приложения для работы с растром: Paint, Adobe Photo Shop, Microsoft Photo Editor, Micrograph Picture Publisher, Fractal Design Painter.
В этих программах восстанавливают старые фотографии, улучшают селфи или фото для соцсетей, создают различных коллажей, корректируют сканированные объекты.
Свойства растровой графики
Чтобы описать подобный художественный объект, используют следующие характеристики:
Понимание этих параметров позволяет представить, какого качества будет изображение, сколько оно займет памяти, можно ли его отправить по e-mail.
Векторная графика
Почетное место занимает технология создания графических объектов при помощи простейших геометрических фигур (точек, линий, прямоугольников, окружностей и др.).
Компьютер запоминает математические формулы определенных фигур, их координаты и рисует, когда ему нужно воспроизвести (открыть) такую картинку. Этим обусловлено основное достоинство векторной графики – компактный размер объектов, ведь ПК запоминает только координаты начала и окончания фигур.
Объем объекта зависит не от размера готовой картинки, а только от его «многослойности», точнее,числа фигур, количества оттенков, заливки и прочего. Параметр «разрешение» не применяется для файлов векторной техники. Аналогичная картинка, созданная векторным способом, займет в 10-1000 раз меньше памяти, чем созданная растровым способом.
Простейший элемент в данной технике – линия, чем и обусловлен небольшой размер создаваемых объектов. Она имеет определенные свойства: длина, кривизна, толщина, способ начертания (пунктир, сплошная). Если линия замыкается, то появляется заполнение конечного объекта. Характеристики могут включать текстуру, цвет линии, заливки. На концах незамкнутой линии находятся точки (узлы). Все остальные фигуры создаются из линий.
Векторные картинки не теряют в качестве, если изменять их размер. Масштаб меняется в процессе изменения параметров в математических формулах, фактически умножая или деля на нужный коэффициент.
Компьютер словно создает аппликацию, рисуя и накладывая одну фигуру на другую. Векторные объекты широко применяются для ситуаций, когда важны четкие контуры, конкретная фигурка без особых деталей, небольшой размер и возможность воспроизводить файл на большинстве печатающих устройств или мониторов: при создании логотипов, создании схем и чертежей, рисовании карт.
Векторную картинку легко разделить на слои, которые можно изменять, независимо от остальных, в отличие от растровой:
Особенности векторных картинок – не настолько реалистичны, простые, схематичные, ближе к рисункам, чем к фото. Аналогами из реальной жизни являются слайды мультипликационных фильмов.
Фрактальная графика
Данная техника позволяет создавать изображение, используя подобные элементы. Компьютер для построения таких объектов использует либо особый алгоритм, или же автоматическую генерацию.
Фрактальные рисунки применяют для создания абстрактных картин, дизайна для компьютерных игр.
Компьютер хранит в памяти только алгоритмы и формулы исходных фигур, поэтому, размер таких объектов будет меньшим, чем выполненные растровой или векторной техникой.
Рисунок, выполненный вручную
Картина, выполненная с помощью ПК
Интересно. В природе также встречаются примеры фракталов:
Это лишь крохотная часть природных шедевров, подобного много вокруг (срез краснокочанной капусты, хвост павлина, легкие, снежинки, цветы и листья).
Данную технику используют художники, математики, психологи.
Приложения, в которых можно создавать фракталы: Фрактальная вселенная 4.0 fracplanet, макрос Adobe PhotoShop.
Трехмерные изображения
Объемные изображения, которые просто «хочется потрогать», настолько они реалистичны. Благодаря тому, что объект прорисован максимально детально, его можно рассматривать с разных сторон.
Для придания максимальной реалистичности художник не только создают «каркас», «скелет» будущей модели, они «одевают» его виртуальными материалами, детально воссоздавая структуру материала.
Данная технология широко используется в инженерном проектировании, моделировании объектов и процессов (физических, химических), мультипликация, кинематограф, компьютерные игры.
Приложения, позволяющие создавать трехмерную графику: 3DStudio MAX 5, AutoCAD, Компас.
Сравнительная характеристика основных видов компьютерной графики
Чтобы оценить возможности каждой техники, их нужно сравнить друг с другом:
Цветовые модели
Природные цвета элементарны. Множество оттенков создано смешиванием основных цветов. Метод разбивки на элементарные составляющие и есть цветовая модель. Их существует множество, в компьютерной графике чаще всего используют RGB, CMYK, НSB. Первые два подхода представления цвета более распространены, потому что позволяют получать на экране монитора и во время печати идентичные или близкие по цветам объекты.
Цветовая модель – способ подачи различных оттенков спектра в виде цифровых характеристик определенных базовых компонентов.Выбор цветовой модели зависит от того, какие рисунки будут создаваться и на каких печатных устройствах выводить.
Пример разбивки растрового смайлика по цветовой системе RGB:
Графические редакторы
Специальные программы для работы с любыми видами графики – редакторы.Большинство приложений созданы для своего типа объектов, поэтому их так и классифицируют, но они почти всегда имеют вспомогательные инструменты или макросы для работы с другими типами графики.
Растровые редакторы позволяют работать с матрицей точек, используются иллюстраторами, редакторами бумажных изделий.
Самые известные редакторы, работающие с растровой графикой:
Объекты сохраняются в таких форматах, которые позволяют сохранить качество при сжатии (JPEG, GIF, PNG, TIFF), поддерживают сжатие (RLE) или есть «попиксельным» описанием рисунка (BMP).
Векторные редакторы используют художники и дизайнеры во всех сферах, начиная от рисования мультфильмов и заканчивая публикациями финансовых отчетов.
Приложения для работы с графикой векторного типа:
Незаменимы для создания логотипов, чертежей, эмблем, простых рисунков для приложений и мультфильмов для самых маленьких и много другого
Несмотря на огромное количество графических редакторов, у них у всех есть много общего. Первое – основные функции. Они позволяют выполнить ввод, обработку, сохранение и различными способами видоизменение изображений.
Второе – у них типовой интерфейс. Каждый редактор обладает палитрой, некоторыми общими инструментами (выделить, кисть, валик, выбор цветов) и подобными командами меню (манипуляции с файлом в целом, правка самих графических объектов).
Палитра основных графических редакторов:
Огромное количество обучающих материалов, демонстрационных роликов в you-tube позволяет с легкостью освоить азы любого графического редактора и самостоятельно создавать коллажи, видеоролики, облагораживать старые фото или улучшать селфи.
Форматы изображений
Создавая или редактируя изображение в одном их редакторов, пользователь сохраняет файл, а программа предложит свой формат или же варианты на выбор (преобразовать формат).
Часто встречаемые графические форматы плюс приложения, позволяющие с ними работать:
Краткие характеристики основных графических форматов:
Задание:
Нужно сохранить рисунок в любом из графических редакторов. Скопировать и вставить рядом с оригиналом, уменьшив ее, сделав несколько матрёшек в ряд:
Конспект по дисциплине Информационные технологии на тему «Обработка графической информации»
Обработка графической информации
Под графической информацией понимают рисунок, чертёж, фотографию, картинку в книге (иллюстрацию) или большую картину, изображение на экране телевизора и т.д.
Одним из направлений использования компьютеров является компьютерная графика. Компьютерная графическая форма представления информации характеризуется тем, что в ней изображения объектов конструируются из точек. При записи изображения в память компьютера кроме цвета отдельных точек необходимо фиксировать много дополнительной информации: размеры рисунка, яркость точек и т.д.
При организации переработки информации в системах отображения возможно использование статической и динамической графической информации.
Статическая информация – это относительно стабильная по содержанию информация, используемая в качестве фона. Например, координатная сетка, план, изображение местности и т.д.
Динамическая информация – это информация, изменяемая в течение определённого времени по содержанию или положению на экране. Она может являться функцией случайных параметров.
Для работы с изображениями, представленными в компьютерах в электронной форме, используются графические редакторы и процессоры.
Графическая машиночитаемая форма представления информации эффективна и экономна. Её применяют при необходимости оперативно, лаконично и наглядно довести до пользователей статические, динамические, плоские и объёмные изображения. Для этого используют графики, диаграммы, фотографии, рисунки, слайды, анимации и другие неподвижные и подвижные графические объекты и т.п.
Современные графические редакторы предназначены для подготовки и редактирования графических изображений (графиков, эскизов, чертежей, рисунков и др.) и предоставления их пользователям. Широко применяются графические редакторы: Paint, Adobe Paintbrush, Adobe Photoshop, Corel DRAW и Page Maker. Последние два относятся также к издательским программам.
Различают растровую, векторную и фрактальную компьютерную графику. Эти виды отличаются принципами формирования изображения. Для каждого из них используется свой способ кодирования.
В графическом режиме экран монитора представляет совокупность светящихся точек (пикселей; “pixel”, от англ. “picture element”), определяющих разрешающую способность монитора, которая зависит также от его типа и режима работы. Упрощённо изображение кодируется двоичными значениями (битами), представляющими ряды пикселей в изображении. При этом в зависимости от того, является пиксель чёрным или белым получаем значения битов, равные нулю или единице.
Использование цветных изображений связано с тем, что каждый пиксель должен представлять комбинацию битов, определяющую его цвет. При растровом методе такую комбинацию битов часто называют битовой картой (bit map). Она представляет карту или схему исходного изображения. Чаще всего цвет каждого пикселя раскладывают на три составляющие (красную, зелёную и синюю). Для передачи интенсивности каждого цвета обычно используется ещё один байт. Поэтому для представления каждого пикселя исходного изображения требуются три байта.
Растровую графику применяют при разработке электронных и полиграфических изданий. Иллюстрации, подготовленные художниками на традиционных носителях, сканируют или фотографируют. Для ввода растровых изображений в компьютер используют сканеры, цифровые фото- и видеокамеры. В Интернете также используются растровые изображения.
Распространённый редактор растровой графики – Paint – входит в состав ОС Windows и вызывается из подменю “Стандартные”, находящемся в меню “Программы”.
Paint представляет средство для рисования, создания простых и даже сложных точечных чёрно-белых или цветных рисунков. Созданные в нём рисунки, по умолчанию, сохраняются в формате графических данных “BMP”. В этой же программе их можно сохранить в форматах: JPG, GIF, TIFF или PNG, вывести на печать, использовать в качестве фона рабочего стола и вставлять в другие документы. Paint можно использовать для просмотра и правки фотографий, полученных с помощью сканера.
Векторное изображение представляет графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг. Положение этих элементарных объектов определяется координатами точек и длиной радиуса. При этом основным элементом векторного изображения является не точка, а линия. Следовательно, линия – элементарный объект векторного изображения.
Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами. При каждом отображении векторное изображение перерисовывается компьютером, что несколько замедляет работу, но позволяет получать изображения с высоким разрешением.
В векторной графике объём памяти, занимаемый линией, не зависит от её размеров, так как линия представляется формулой или её параметрами. Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов. Любой объект состоит из совокупности связанных линий. Это обстоятельство определило ещё одно название данного явления – объектно-ориентированная графика.
Векторная графика предназначена для создания иллюстраций и широко используется в рекламном деле, дизайне, редакционном и издательском деле. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простых геометрических элементов, проще выполняются с помощью векторной графики. При этом размер символов может изменяться в широких пределах. Такие шрифты называют масштабируемыми. Например, технология True Type, разработанная компаниями Microsoft и Apple Computer, описывает способ отображения символов в тексте. Векторные методы также широко применяются в автоматизированных системах проектирования (computer-aided design, CAD), используемых для работы со сложными трёхмерными объектами.
Работать с векторными рисунками можно с помощью редактора Corel DRAW и др. Наиболее популярны векторные форматы: WMF, CDR, DXF.
Фрактальные графические изображения создаются автоматически с помощью специальных математических вычислений, то есть путём программирования, а не рисования. Фрактальная графика обычно используется в оформительских работах и развлекательных программах.
Для просмотра, масштабирования и конвертирования графических файлов используются различные программы. Наиболее популярной из них считается ACD See фирмы ACD System.