Электронный учебно-методический комплекс "Компьютерная графика" в курсе информатики

1972, Институт автоматики и электрометрии (ИАиЭ), векторный дисплей "Символ";

1973, ИАиЭ, векторный дисплей "Дельта";

1977, ИАиЭ, векторный дисплей ЭПГ-400;

1982, Киев, НИИ периферийного оборудования, векторный дисплей СМ-7316, 4096 символов, разрешение 2048х2048;

1979-1984, Институт прикладной физики, серия растровых цветных полутоновых дисплеев "Гамма&

quot;. Последние дисплеи данной серии имели таблицу цветности, поддерживали окна, плавное масштабирование.

Таким образом, в процессе развития компьютерной графики можно выделить несколько этапов.

В 1960-1970-е годы она формировалась как научная дисциплина. В это время разрабатывались основные методы и алгоритмы: отсечение, растровая развертка графических примитивов, закраска узорами, реалистическое изображение пространственных сцен (удаление невидимых линий и граней, трассировка лучей, излучающие поверхности), моделирование освещенности.

В 1980-е графика развивается более как прикладная дисциплина. Разрабатываются методы ее применения в самых различных областях человеческой деятельности.

В 1990-е годы методы компьютерной графики становятся основным средством организации диалога "человек-компьютер" и остаются таковыми по настоящее время.

Применение компьютерной графики

Существует несколько областей применения компьютерной графики:

Художественная графика.

При работе с художественной графикой, включая компьютерную графику, необходимо знать следующие понятия.

Композиция - строение, соотношение и взаимное расположение частей, сосредоточие идейно-творческого начала, позволяющего автору произведения искусства целенаправленно организовывать главное и второстепенное и добиваться максимальной выразительности содержания и формы в их образном единстве.

Законы композиции:

Закон цельности: во-первых, наличие конструктивной идеи, объединяющей в единое целое все компоненты произведения; во-вторых, связь и взаимная согласованность всех элементов композиции; в-третьих, неповторимость элементов композиции;

Закон контрастов: контраст света и тени определяет форму предметов; контрасты величин, построения сюжета определяют композицию.

Правила композиции:

Передача ритма: ритм в удачной композиции одновременно расчленяет компоненты произведения и объединяет их;

Композиционный центр: выделяется объемом, освещенностью и другими средствами, действующими в соответствии с основными законами композиции.

Мера - характеризует общие принципы строения, целостность предмета, лежит в основе ритма, гармонии, ансамбля в архитектуре.

Симметрия - одинаковость в расположении частей чего-нибудь по противоположным сторонам от точки, прямой или плоскости. Симметрия в композиции создается уравновешенностью ее частей по массам, тону, цвету и форме. Симметрия (геометрическая) - свойство геометрических фигур при котором каждая пара соответственных точек лежит на одном перпендикуляре к данной плоскости по разные стороны и на одинаковом расстоянии от нее.

Пропорция - определенное соотношение частей между собой, соразмерность.

Ритм - равномерное чередование каких-нибудь элементов.

Гармония - соразмерность частей, слияние различных компонентов объекта в единое органичное целое. В истории эстетики гармония - существенная характеристика прекрасного.

Перспектива - искусство изображать на плоскости трехмерное пространство в соответствии с тем кажущимся изменением величины, очертаний, четкости предметов, которое обусловлено степенью отдаленности их от точки наблюдения.

При моделировании графических объектов на экране дисплея используют разные методы и способы представления изображений. Можно выделить два принципа моделирования - случайный и детерминированный. На их основе строятся технологии в изобразительной графике, в которой условно можно выделить три направления: художественное, иллюстративное и демонстрационное.

Объектами художественной графики выступают различные узоры, шрифты и другие изображения. При работе с изображениями широко используют простые мотивы и разнообразный геометрический материал. В частности, простые геометрические фигуры в различных сочетаниях и способах размещения (вложения, вращения, симметрии) используются в "живых картинках" для получения муарового эффекта. Удачное сочетание случайного и упорядоченного в любой пропорции с технологиями расположения графических объектов позволяет создавать художественный дизайн.

2. Деловая графика.

Одним из первых приложений компьютерной графики стало отображение данных экономических расчетов.

Графические представления расчетных и статистических данных удобно представлять в виде схем, диаграмм, гистограмм, и графиков. Различают следующие их виды:

Гистограмма - группа столбцов, пропорциональных по высоте определенным числовым значениям;

Круговая диаграмма - секторы круга, углы которых пропорциональны элементам данных;

Линейный график - отображение исходных величин в виде точек, соединенных отрезками прямых линий;

Временная диаграмма - последовательность операций или процессов определенной длительности (измерение динамических процессов);

Структурная схема - представление сложных объектов в виде дерева или графа;

Круговая гистограмма - представление относительных величин объектов, которым на изображении сопоставляются размеры и расположение кругов в прямоугольной системе координат.

Из числа средств прикладного программного обеспечения общего назначения графическое представление данных лучше всего развито в электронных таблицах и в СУБД.

Одним из первых практических применений машинной графики было автоматическое построение графиков функций в различных системах координат.

3. Инженерная графика.

Компьютеризацию чертежных и конструкторских работ проводят давно и в настоящее время используют различные системы автоматизации проектных работ (САПР). Аббревиатуру САПР впервые использовал основоположник этого научного направления Айвен Сазерленд в своих лекциях, прочитанных в Массачусетском технологическом институте в начале 60-х годов. Фактически инженеры применяли компьютеры для решения сложных задач проектирования еще в эпоху ранних послевоенных моделей универсальных компьютеров, а первые образцы специализированного оборудования САПР были созданы уже в середине 50-х годов. Однако широкое распространение САПР обусловлено появлением микропроцессорной техники, предоставившей возможности создавать, модифицировать и обрабатывать сложные графические изображения на экране монитора.

В настоящее время САПР обозначает аппаратно-программный комплекс, поддерживающий процесс проектирования с использованием специальных средств машинной графики, поддерживаемых пакетами программного обеспечения, для решения задач, связанных с проектной деятельностью. В совокупности развитая САПР представляет собой специализированную информационную систему. Сфера применения САПР охватывает такие разные области приложения, как архитектура, гражданское строительство, картография, медицина, геофизика, разработка моделей одежды, издательское дело, реклама.