МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ

Документ СМК 3 уровня УМКД УМКД 042-39. 1.ХХ/03- 2013

УМКДУчебно-методические

материалы по дисциплине «Компьютерная графика»

Редакция №____от_____

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИИ КОМПЛЕКСДИСЦИПЛИНЫ

«Компьютерная графика»для специальности 5В060200 – «Информатика»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей2013

СОДЕРЖАНИЕ

1 Глоссарий2 Лекции3 Практические занятия4 Самостоятельная работа студента

1. ГЛОССАРИИВ настоящем УММ использованы следующие термины с

соответствующими определениями:Видимая страница — это та область видеопамяти, содержимое которой

выводится на экран и формирует изображениеВидеопамять. В видеопамяти размещаются данные, отображаемые

адаптером на экране монитора. Видеопамять находится в адресном пространстве процессора. Программы могут непосредственно выполнять с ней обмен данными.

Графический контроллер. Используется при обмене данными между центральным процессором компьютера и видеопамятью

Дискретные аргументы - особый класс переменных, который в пакете MathCAD зачастую заменяет управляющие структуры, называемые циклами

Константами называют поименованные объекты, хранящие некоторые значения, которые не могут быть изменены.

Контроллер ЭЛТ. Генерирует временные синхросигналы, управляющие электронно-лучевой трубкой.

Контроллер атрибутов. Преобразует информацию о цвете из формата, в котором она хранится в видеопамяти, в формат, необходимый для ЭЛТ.

Массив - имеющая уникальное имя совокупность конечного числа числовых или символьных элементов, упорядоченных некоторым образом и имеющих определенные адреса

Переменные являются поименованными объектами, имеющими некоторое значение, которое может изменяться по ходу выполнения программы.

Преобразование - это изменение координат некоторой точки М на плоскости по некоторому закону : M(x,y) -> M’(x,y).

Палитра — массив, в котором каждому возможному значению пиксела сопоставляется значение цвета (r, g, b), выводимое на экран

Преобразователь последовательностей Выбирает из видеопамяти байты, преобразует их в последовательный поток битов и передает контроллеру атрибутов.

Синхронизатор. Определяет все временные параметры видеоадаптера. Синхронизатор также управляет доступом процессора к цветовым слоям видеопамяти

2. ЛЕКЦИИЛекция 1Введение в машинную графику. Основные направления

компьютерной графики

Машинная или компьютерная графика – это отрасль знаний, представляет комплекс аппаратных и программных средств, используемых для формирования, преобразования и выдачи информации в визуальной форме на средства отображения ЭВМ, а также КГ - совокупность методов и приемов для преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление или графического представления в данные.

Конечным продуктом КГ является изображение (графическая информация). Изображение можно разделить на:

1. Рисунок – графическая форма изображения, в основе которой лежит линия.

2. Чертеж – это контурное изображение проекции некоторых реально существующих или воображаемых объектов.

3. Картина – тоновое черно-белое или цветное изображение.

Самая важная функция компьютера – обработка информации. Особо можно выделить обработку информации, связанную с изображениями. Она разделяется на три основные направления: визуализация, обработка и распознавание изображений.

Визуализация – создание изображения на основе описания (модели) некоторого объекта:

Существует большое количество методов и алгоритмов визуализации, которые различаются между собой в зависимости от того, что и как должно быть отображено: график функции, диаграмма, схема, карта или имитация трехмерной реальности – изображения сцен в компьютерных развлечениях, художественных фильмах, тренажерах, в системах архитектурного проектирования. Важными и связанными между собой факторами здесь являются: скорость изменения кадров, насыщенность сцены объектами, качество изображения, учет особенностей графического устройства.

Обработка изображений – это преобразование изображений, т.е. входными данными является изображение и результат – тоже изображение:

Примерами обработки изображений могут служить повышение контраста, четкости, коррекция цветов, редукция цветов, сглаживание,

ИзображениеМодель

ИзображениеИзображение

уменьшение шумов и т.д. В качестве материала обработки могут быть космические снимки, отсканированные изображения, радиолокационные, инфракрасные изображения и т.п. Задачей обработки изображений может быть как улучшение в зависимости от определенного критерия (реставрация, восстановление), так и специальное преобразование, кардинально изменяющее изображение. В последнем случае обработка изображений может быть промежуточным этапом для дальнейшего распознавания изображения. Например, перед распознаванием часто необходимо выделять контуры, создавать бинарное изображение, разделять исходное изображение по цветам. Методы обработки изображения могут существенно различаться в зависимости от того, каким путем оно получено: синтезировано системой КГ, получено в результате оцифровки черно-белой или цветной фотографии.

Основной задачей распознавания изображений является получение описания изображенных объектов. Методы и алгоритмы распознавания разрабатывались, прежде всего, для обеспечения зрения роботов и для систем специального назначения. Но в последнее время компьютерные системы распознавания изображений все чаще появляются в повседневной практике, например, офисные системы распознавания текстов или программы векторизации.

Цель распознавания может формулироваться по-разному: выделение отдельных элементов (например, букв текста на изображении документа или условных знаков на изображении карты), классификация изображения в целом (например, проверка, изображен ли определенный объект, или установление персоны по отпечаткам пальцев).

Методы классификации и выделения отдельных элементов могут быть взаимосвязаны. С одной стороны, классификация может быть выполнена на основе структурного анализа отдельных элементов объекта, с другой – для выделения отдельных элементов изображения можно использовать методы классификации.

Задача распознавания является обратной по отношению к визуализации:

Сферы применения компьютерной графики: САПР (системы автоматизированного проектирования); деловая графика (графическое представление данных); визуализация процессов и явлений в научных исследованиях

(компьютерное графическое моделирование); медицина (компьютерная томография, УЗИ и т.д.); геодезия и картография (ГИС); полиграфия (схемы, плакаты, иллюстрации); сфера массовой информации (графика в Интернете, иллюстрации,

фото); кинематография (спецэффекты, компьютерная мультипликация);

МодельИзображение

быт (компьютерные игры, графические редакторы, фотоальбомы).Столь широкое распространение компьютерная графика получила с

появлением интерактивных графических систем. Понятие "интерактивная компьютерная графика" (ИКГ) предполагает

способность компьютерной системы создавать графику и вести диалог с человеком. В системе ИКГ пользователь воспринимает на дисплее изображение, представляющее некоторый сложный объект, и может вносить изменения в описание (модель) объекта. Такими изменениями могут быть ввод и редактирование отдельных элементов, задание числовых значений для любых параметров, различные операции по вводу информации на основе восприятия изображений человеком. В настоящее время почти любую программу можно считать системой интерактивной компьютерной графики. Достоинствами данной графики являются:

- наиболее естественные средства общения с ЭВМ;- хорошо развитый двухмерный и трехмерный механизм распознавания

образов позволяет очень быстро и эффективно воспринимать и обрабатывать различные виды данных;

- позволяет значительно расширить полосу пропускания при общении человека с ЭВМ за счет использования разумного сочетания текста, статических и динамических изображений по сравнению со случаями, когда можно работать только с текстами. Это расширение существенно влияет на возможность понимать данные, выявлять тенденции и визуализировать существующие или воображаемые объекты при обработке.

Исторически первыми интерактивными системами считаются системы автоматизированного проектирования (САПР), которые появились в 60-х годах XX века. Они используются во многих областях: машиностроение, электроника, проектирование самолетов и автомобилей, при разработке микроэлектронных интегральных схем, в архитектуре.

Все более популярными становятся геоинформационные системы (ГИС). Они используют методы и алгоритмы многих наук и информационных технологий: последние достижения технологий баз данных, в них заложены многие алгоритмы и методы математики, физики, геодезии, топологии, картографии, навигации и, конечно же, компьютерной графики. Системы типа ГИС зачастую требуют значительных мощностей компьютера как для работы с базами данных, так и для визуализации объектов.

Типичными для любой ГИС являются следующие операции: ввод и редактирование объектов с учетом их расположения на поверхности Земли; формирование разнообразных цифровых моделей и хранение их в базах данных; анализ множества объектов, расположенных на некоторой территории, с учетом пространственных, топологических отношений.

Важным этапом развития систем КГ являются системы виртуальной реальности (virtual reality). Наращивание мощностей компьютера, повышение реалистичности трехмерной графики, совершенствование способов диалога с человеком позволяют создавать иллюзию вхождения человека в виртуальное пространство, которое может быть моделью существующего или выдуманного

пространства. Системы класса виртуальной реальности для диалога с компьютером обычно используют такие устройства, как шлем-дисплей, сенсоры на теле человека.

Широко используется КГ в кинематографии. Одним из первых примеров был фильм "Звездные войны", созданный с помощью суперкомпьютера Cray. До недавнего времени технологии компьютерной графики использовались для спецэффектов, создания изображений экзотических чудовищ, имитации стихийных бедствий и других элементов, которые являлись лишь фоном для игры живых актеров. В 2001 г. вышел на экраны полнометражный кинофильм "Финальная фантазия", в котором все, включая изображения людей, синтезировано компьютером – живые актеры только озвучили роли за кадром.

Важное место занимает компьютерная графика в Интернете. В этих целях совершенствуются методы передачи визуальной информации, разрабатываются новые графические форматы.

В современных компьютерных играх значительную роль играют анимация, реалистичность изображений, совершенство способов ввода-вывода информации. Следует отметить, что во многих игровых программах используются идеи и методы, разработанные для профессиональных компьютерных систем, таких как тренажеры для летчиков.

Классификация компьютерной графики

Классифицировать КГ можно по следующим критериям:В зависимости от организации работы графической системы1. пассивная или не интерактивная – это организация работы

графической системы, при которой дисплей используется только для вывода изображения под управлением программы без вмешательства пользователя. Графическое представление после получения не может быть изменено.

2. активная или интерактивная (динамическая, диалоговая) – это воспроизведение на экране изображений под управлением пользователя.

В зависимости от способа формирования изображения1. растровая графика – это графика, в которой изображение

представляется двумерным массивом точек, которые являются элементами растра. Растр – это двумерный массив точек (пикселей), упорядоченных в строки и столбцы, предназначенных для представления изображения путем окраски каждой точки в определенный цвет.

2. векторная графика – метод построения изображений, в котором используются математические описания для определения положения, длины и координаты выводимых линий.

3. фрактальная графика – напрямую связана с векторной. Как и векторная, фрактальная графика вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся.

4. 3D-графика.

В зависимости от цветового охвата различают черно-белую и цветную графики.

В зависимости от способов показа изображения1. иллюстративная графика – способ изображения графического

материала.2. демонстративная графика – связана с динамическими объектами.

Технологии изображения динамических объектов используют три основных способа:

1. рисование – стирание;2. смена кадров;3. динамические образы.Средства создания и обработки демонстративной графики подразделяют

на анимацию (двухмерную и трехмерную), обработку и вывод живого видео и разнообразные специальные обработчики видеоматериалов.

В зависимости от способов применения1. научная графика – вывод графиков на плоскости и в пространстве,

решение систем уравнений, графическая интерпретация (MathCAD).2. инженерная графика (системы автоматизации проектных работ) –

различные применения в машиностроении, в проектировании печатных плат, архитектуре и т.д.

3. деловая графика – построение графиков, диаграмм, создание рекламных роликов, демонстраторов.

Деловая графикаПонятие деловой графики включает методы и средства графической

интерпретации научной и деловой информации: таблицы, схемы, диаграммы, иллюстрации, чертежи.

Среди программных средств КГ особое место занимают средства деловой графики. Они предназначены для создания иллюстраций при подготовке отчетной документации, статистических сводок и других иллюстративных материалов. Программные средства деловой графики включаются в состав текстовых и табличных процессоров.

В среде MS Office имеются встроенные инструменты для создания деловой графики: графический редактор Paint, средство MS Graph, диаграммы MS Excel.

Лекция 2. Виды компьютерной графики. Программные средства компьютерной графики

Виды компьютерной графики; Растровая графика:

Достоинства растровой графики; Недостатки растровой графики;

Векторная графика: Достоинства векторной графики; Недостатки векторной графики;

Фрактальная графика; Классы программ для работы с растровой графикой; Средства создания и обработки векторных изображений; Средства создания фрактальных изображений.

Виды компьютерной графикиНесмотря на то, что для работы с КГ существует множество классов

программного обеспечения, выделяют всего три вида КГ: растровую, векторную и фрактальную графику. Они различаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровая графика применяется при разработке электронных и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели сканируют иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображения, сколько на их обработку. В Интернете, в основном, применяются растровые иллюстрации.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

Растровая графика. Основным элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселом. Отличительными особенностями пиксела являются его однородность (все пикселы по размеру одинаковы) и неделимость (пиксел не содержит более мелких пикселов). В зависимости от того, на какое графическое разрешение экрана настроена операционная система компьютера, на экране могут

размещаться изображения, имеющие 640х480, 800х600, 1024х768 и более пикселов.

С размером изображения непосредственно связано его разрешение. Этот параметр измеряется в точках на дюйм (dots per inch - dpi). У монитора с диагональю 15 дюймов размер изображения на экране составляет примерно 28х21 см. Зная, что в 1 дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800х600 пикселов разрешение экранного изображения равно 72 dpi.

При печати разрешение должно быть намного выше. Полиграфическая печать полноцветного изображения требует разрешения не менее 300 dpi. Стандартный фотоснимок размером 10х15 см должен содержать примерно 1000х1500 пикселов.

Цвет любого пиксела растрового изображения запоминается в компьютере с помощью комбинации битов. Чем больше битов, тем больше оттенков цветов можно получить. Число битов, используемых компьютером для любого пиксела, называется битовой глубиной пиксела. Наиболее простое растровое изображение, состоящее из пикселов имеющих только два цвета – черный и белый, называется однобитовыми изображениями. Число доступных цветов или градаций серого цвета равно 2 в степени равной количеству битов в пикселе. Цвета, описываемые 24 битами, обеспечивают более 16 миллионов доступных цветов и их называют естественными цветами.

Растровые изображения обладают множеством характеристик, которые должны быть организованы и фиксированы компьютером. Размеры изображения и расположение пикселов в нем это две основные характеристики, которые файл растровых изображений должен сохранить, чтобы создать картинку. Даже если испорчена информация о цвете любого пиксела и любых других характеристиках компьютер все равно сможет воссоздать версию рисунка, если будет знать, как расположены все его пикселы. Пиксел сам по себе не обладает размером, он всего лишь область памяти компьютера, хранящая информацию о цвете, поэтому коэффициент прямоугольности изображения (определяет количество пикселов матрицы рисунка по горизонтали и по вертикали) не соответствует никакой реальной размерности. Зная только коэффициент прямоугольности изображения с некоторой разрешающей способностью можно определить настоящие размеры рисунка.

Разрешающая способность растра – это просто число элементов (пиксел) заданной области (дюйм). Файлы растровой графики занимают большое количество памяти компьютера. Наибольшее влияние на количество памяти оказывают три фактора:

1. размер изображения;2. битовая глубина цвета;3. формат файла, используемый для хранения изображения.Достоинства растровой графики:1. аппаратная реализуемость;2. программная независимость (форматы файлов, предназначенные для

сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеют

решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение);

3. фотореалистичность изображений.Недостатки растровой графики:1. значительный объем файлов (определяется произведением площади

изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности);

2. принципиальные сложности трансформирования пиксельных изображений;

3. эффект пикселизации – связан с невозможностью увеличения изображения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение приводит к тому, что точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается, а увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой;

4. аппаратная зависимость – причина многих погрешностей;5. отсутствие объектов.

Векторная графика. Если в растровой графике основным элементом изображения является точка, то в векторной графике – линия (при этом неважно, прямая это линия или кривая).

Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку она представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, изменяются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

Линия – это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные (например, объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как 12 связанных линий, либо как 6 связанных четырехугольников). Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

П р и м е р. В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать в виде

x3+a1y3+a2x2y+a3xy2+a4x2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+a9=0.Видно, что для записи достаточно девяти параметров. Для задания

отрезка кривой третьего порядка надо иметь на два параметра больше. Если добавить к ним параметры, выражающие такие свойства линии, как толщина, цвет, характер и прочее, то для хранения одного объекта достаточно будет 20-

30 байтов оперативной памяти. Достаточно сложные композиции, насчитывающие тысячи объектов, расходуют лишь десятки и сотни Кбайт.

Как и все объекты, линии имеют свойства: форма линии, ее толщина, цвет, характер (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Заметим, что объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер.

Достоинства векторной графики1. полная свобода трансформации (изменение масштаба без потери

качества и практически без увеличения размеров исходного файла);2. огромная точность;3. небольшой размер файла по сравнению с растровым изображением;4. прекрасное качество печати;5. отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое;6. объектно-ориентированный характер векторной графики (возможность

редактирования каждого элемента изображения в отдельности);7. аппаратная независимость.Недостатки векторной графики1. отсутствие аппаратной реализуемости;2. программная зависимость;3. практически невозможно экспортировать из растрового формата в

векторный (можно, конечно, трассировать изображение, хотя получить хорошую векторную картинку нелегко);

4. невозможно применение обширной библиотеки эффектов, используемых при работе с растровыми изображениями.

Фрактальная графика. Фрактальная графика, как и векторная – вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину.

Рассмотрим пример построения фрактального изображения. Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник (рис. 1). Рис. 1. Фрактальный треугольник

1. Постройте обычный равносторонний треугольник со стороной a. 2. Разделите каждую из его сторон на три отрезка. 3. На среднем отрезке стороны постройте равносторонний треугольник со

стороной, равной 1/3 стороны исходного треугольника. 4. С полученными треугольниками повторите те же операции. Из рисунка видно, что треугольники последующих поколений

наследуют свойства своих родительских структур. Так рождается фрактальная фигура.

Процесс наследования можно продолжать до бесконечности. Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений. Взгляните на ветку папоротникового растения, и вы увидите, что каждая дочерняя ветка во многом повторяет свойства ветки более высокого уровня.

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Классы программ для работы с растровой графикойСредства создания изображений:

графический редактор Paint, входящий в состав ОС Windows; Painter; Fauve Matisse.

Эти программы ориентированы непосредственно на процесс рисования. В них акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов.

Средства обработки изображений: Adobe Photoshop; Corel Photo-Paint; Photostyler; Picture Publisher; GIMP.

Эти растровые графические редакторы предназначены не для создания изображений "с нуля", а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идей. Исходный материал для обработки на компьютере может быть получен разными путями: сканирование иллюстрации, загрузка изображения, созданного в другом редакторе, ввод изображения от цифровой фото- или видеокамеры, использование фрагментов изображений из библиотек клипартов, экспортирование векторных изображений.

Средства каталогизации изображений: ASDSee32; IrfanView.

Программы-каталогизаторы позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные

альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации.

Средства создания и обработки векторных изображенийВ тех случаях, когда основным требованием к изображению является

высокая точность формы, применяют специальные графические редакторы, предназначенные для работы с векторной графикой. Такая задача возникает при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком. Наиболее распространены следующие программы:

Adobe Illustrator; Macromedia Freehand; CorelDraw; Inkskape.

Особую группу программных средств, основанных на принципах векторной графики, составляют системы трехмерной графики: 3D Studio Max, Adobe Dimension, LightWave 3D, Maya, Corel Bryce, Blender.

Средства создания фрактальных изображенийОсновным производителем программ фрактальной графики является

компания Meta Creations. Наиболее известны программы, позволяющие создавать фрактальные объекты или использовать их в художественных композициях (для фона, заливок и текстур каких-либо объектов):

Fractal Design Painter (Corel Painter); Fractal Design Expression; Fractal Design Detailer; Meta Creations Art Dabbler.

Лекция 3. История КГ

Первоначальная компьютерная графика; Внедрение компьютерной графики в киноиндустрию и телевидение; Этапы развития компьютерной графики.

Компьютерная графика в начальный период своего возникновения была далеко не столь эффектной, какой она стала в настоящие дни. В те годы компьютеры находились на ранней стадии развития и были способны воспроизводить только самые простые контуры (линии). Идея компьютерной графики не сразу была подхвачена, но ее возможности быстро росли, и постепенно она стала занимать одну из важнейших позиций в информационных технологиях.

Первой официально признанной попыткой использования дисплея для вывода изображения из ЭВМ явилось создание в Массачусетском технологическом университете машины Whirlwind-I в 1950 г. Таким образом,

возникновение компьютерной графики можно отнести к 1950-м годам. Сам же термин "компьютерная графика" придумал в 1960 г. сотрудник компании Boeing У. Феттер.

Первое реальное применение компьютерной графики связывают с именем Дж. Уитни. Он занимался кинопроизводством в 50-60-х годах и впервые использовал компьютер для создания титров к кинофильму.

Следующим шагом в своем развитии компьютерная графика обязана Айвэну Сазерленду, который в 1961 г., еще будучи студентом, создал программу рисования, названную им Sketchpad (альбом для рисования). Программа использовала световое перо для рисования простейших фигур на экране. Полученные картинки можно было сохранять и восстанавливать. В этой программе был расширен круг основных графических примитивов, в частности, помимо линий и точек был введен прямоугольник, который задавался своими размерами и расположением.

Первоначально компьютерная графика была векторной, т.е. изображение формировалось из тонких линий. Эта особенность была связана с технической реализацией компьютерных дисплеев. В дальнейшем более широкое применение получила растровая графика, основанная на представлении изображения на экране в виде матрицы однородных элементов (пикселей).

В том же 1961 г. студент Стив Рассел создал первую компьютерную видеоигру Spacewar ("Звездная война"), а научный сотрудник Bell Labs Эдвард Зэджек создал анимацию "Simulation of a two-giro gravity control system".

В связи с успехами в области компьютерной графики крупные корпорации начали проявлять к ней интерес, что в свою очередь стимулировало прогресс в области ее технической поддержки.

Университет штата Юта становится центром исследований в области компьютерной графики благодаря Д.Эвансу и А.Сазерленду, которые в это время были самыми заметными фигурами в этой области. Позднее их круг стал быстро расширяться. Учеником Сазерленда стал Э.Кэтмул, будущий создатель алгоритма удаления невидимых поверхностей с использованием Z-буфера (1978). Здесь же работали Дж.Варнок, автор алгоритма удаления невидимых граней на основе разбиения области (1969) и основатель Adobe System (1982), Дж.Кларк, будущий основатель компании Silicon Graphics (1982). Все эти исследователи очень сильно продвинули алгоритмическую сторону компьютерной графики.

В том же 1971 г. Гольдштейн и Нагель впервые реализовали метод трассировки лучей с использованием логических операций для формирования трехмерных изображений.

В 1970-е годы произошел резкий скачок в развитии вычислительной техники благодаря изобретению микропроцессора, в результате чего началась миниатюризация компьютеров и быстрый рост их производительности. И в это же время начинает интенсивно развиваться индустрия компьютерных игр. Одновременно компьютерная графика начинает широко использоваться на телевидении и в киноиндустрии. Дж.Лукас создает отделение компьютерной графики на Lucasfilm.

В 1977 г. появляется новый журнал "Computer Graphics World".В середине 1970-х годов графика продолжает развиваться в сторону все

большей реалистичности изображений. Э.Кэтмул в 1974 г. создает первые алгоритмы текстурирования криволинейных поверхностей. В 1975 г. появляется метод закрашивания Фонга. В 1977 г. Дж.Блин предлагает алгоритмы реалистического изображения шероховатых поверхностей (микрорельефов); Ф.Кроу разрабатывает методы устранения ступенчатого эффекта при изображении контуров (антиэлайзинг). Дж.Брезенхем создает эффективные алгоритмы построения растровых образов отрезков, окружностей и эллипсов. Уровень развития вычислительной техники к этому времени уже позволил использовать "жадные" алгоритмы, требующие больших объемов памяти, и в 1978 г. Кэтмул предлагает метод Z-буфера, в котором используется область памяти для хранения информации о "глубине" каждого пикселя экранного изображения. В этом же году Сайрус и Бэк развивают алгоритмы клиппирования (отсечения) линий. А в 1979 г. Кэй и Гринберг впервые реализуют изображение полупрозрачной поверхности.

В 1980 г. Т.Уиттед разрабатывает общие принципы трассировки лучей, включающие отражение, преломление, затенение и методы антиэлайзинга. В 1984 г. группой исследователей (Горэл, Торрэнс, Гринберг и др.) была предложена модель излучательности, одновременно развиваются методы прямоугольного клиппирования областей.

В 1980-е годы появляется целый ряд компаний, занимающихся прикладными разработками в области компьютерной графики. В 1982 г. Дж.Кларк создает Silicon Graphics, тогда же возникает Ray Tracing Corporation, Adobe System, в 1986 г. компания Pixar отпочковывается от Lukasfilm.

В эти годы компьютерная графика уже прочно внедряется в киноиндустрию, развиваются приложения к инженерным дисциплинам. В 1990-е годы в связи с возникновением сети Internet у компьютерной графики появляется еще одна сфера приложения.

Следует отметить, что приоритет в развитии данного направления в информационных технологиях достаточно прочно удерживают американские исследователи. Но и в отечественной науке тоже были свои разработки, среди которых можно назвать ряд технических реализаций дисплеев, выполненных в разные годы:

1968, ВЦ АН СССР, машина БЭСМ-6 – первый отечественный растровый дисплей с видеопамятью на магнитном барабане;

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 2048?2048;1979-1984, Институт прикладной физики, серия растровых цветных

полутоновых дисплеев "Гамма". 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.

Развитие компьютерной графики, особенно на ее начальных этапах, в первую очередь связано и с развитием технических средств и в особенности дисплеев:

произвольное сканирование луча; растровое сканирование луча; запоминающие трубки; плазменная панель; жидкокристаллические индикаторы; электролюминисцентные индикаторы; дисплеи с эмиссией полем. Произвольное сканирование луча. Дисплейная графика появилась, как

попытка использовать электроннолучевые трубки (ЭЛТ) с произвольным сканированием луча для вывода изображения из ЭВМ. Как пишет Ньюмен "по–видимому, первой машиной, где ЭЛТ использовалась в качестве устройства вывода была ЭВМ Whirlwind–I (Ураган–I), изготовленная в 1950г. в Массачусетском технологическом институте. С этого эксперимента начался этап развития векторных дисплеев (дисплеев с произвольным сканированием луча, каллиграфических дисплеев). На профессиональном жаргоне вектором называется отрезок прямой. Отсюда и происходит название «векторный дисплей».

При перемещении луча по экрану в точке, на которую попал луч, возбуждается свечение люминофора экрана. Это свечение достаточно быстро прекращается при перемещении луча в другую позицию (обычное время послесвечения – менее 0.1 с). Поэтому, для того чтобы изображение было постоянно видимым, приходится его перевыдавать (регенерировать изображение) 50 или 25 раз в секунду. Необходимость перевыдачи изображения требует сохранения его описания в специально выделенной памяти, называемой памятью регенерации. Само описание изображения называется дисплейным файлом. Понятно, что такой дисплей требует достаточно быстрого процессора для обработки дисплейного файла и управления перемещением луча по экрану.

Обычно серийные векторные дисплеи успевали 50 раз в секунду строить только около 3000–4000 отрезков. При большем числе отрезков изображение начинает мерцать, так как отрезки, построенные в начале очередного цикла, полностью погасают к тому моменту, когда будут строиться последние.

Другим недостатком векторных дисплеев является малое число градаций по яркости (обычно 2–4). Были разработаны, но не нашли широкого применения двух–трехцветные ЭЛТ, также обеспечивавшие несколько градаций яркости.

В векторных дисплеях легко стереть любой элемент изображения – достаточно при очередном цикле построения удалить стираемый элемент из дисплейного файла.

Текстовый диалог поддерживается с помощью алфавитно–цифровой клавиатуры. Косвенный графический диалог, как и во всех остальных дисплеях, осуществляется перемещением перекрестия (курсора) по экрану с помощью тех или иных средств управления перекрестием – координатных колес, управляющего рычага (джойстика), трекбола (шаровой рукоятки), планшета и т.д. Отличительной чертой векторных дисплеев является возможность непосредственного графического диалога, заключающаяся в простом указании с помощью светового пера объектов на экране (линий, символов и т.д.). Для этого достаточно с помощью фотодиода определить момент прорисовки и, следовательно, начала свечения люминофора) любой части требуемого элемента.

Первые серийные векторные дисплеи за рубежом появились в конце 60–х годов.

Растровое сканирование луча. Прогресс в технологии микроэлектроники привел к тому, с середины 70–х годов подавляющее распространение получили дисплеи с растровым сканированием луча.

Запоминающие трубки. В конце 60–х годов появилась запоминающая ЭЛТ, которая способна достаточно длительное время (до часа) прямо на экране хранить построенное изображение. Следовательно, не обязательна память регенерации и не нужен быстрый процессор для выполнения регенерации изображения. Стирание на таком дисплее возможно только для всей картинки в целом. Сложность изображения практически не ограничена. Разрешение, достигнутое на дисплеях на запоминающей трубке, такое же, как и на векторных или выше – до 4096 точек.

Текстовый диалог поддерживается с помощью алфавитно–цифровой клавиатуры, косвенный графический диалог осуществляется перемещением перекрестия по экрану обычно с помощью координатных колес.

Появление таких дисплеев с одной стороны способствовало широкому распространению компьютерной графики, с другой стороны представляло собой определенный регресс, так как распространялась сравнительно низкокачественная и низкоскоростная, не слишком интерактивная графика.

Плазменная панель. В 1966г. была изобретена плазменная панель, которую упрощенно можно представить как матрицу из маленьких разноцветных неоновых лампочек, каждая из которых включается независимо и может светиться с регулируемой яркостью. Ясно, что системы отклонения не нужно, не обязательна также и память регенерации, так как по напряжению на

лампочке можно всегда определить горит она ли нет, т.е. есть или нет изображение в данной точке. В определенном смысле эти дисплеи объединяют в себе многие полезные свойства векторных и растровых устройств. К недостаткам следует отнести большую стоимость, недостаточно высокое разрешение и большое напряжение питания. В целом эти дисплеи не нашли широкого распространения.

Жидкокристаллические индикаторы. Дисплеи на жидкокристаллических индикаторах работают аналогично индикаторам в электронных часах, но, конечно, изображение состоит не из нескольких сегментов, а из большого числа отдельно управляемых точек. Эти дисплеи имеют наименьшие габариты и энергопотребление, поэтому широко используются в портативных компьютерах несмотря на меньшее разрешение, меньшую контрастность и заметно большую цену, чем для растровых дисплеев на ЭЛТ.

Электролюминисцентные индикаторы. Наиболее высокие яркость, контрастность, рабочий температурный диапазон и прочность имеют дисплеи на электролюминисцентных индикаторах. Благодаря достижениям в технологии они стали доступны для применения не только в дорогих высококлассных системах, но и в общепромышленных системах. Работа таких дисплеев основана на свечении люминофора под воздействием относительно высокого переменного напряжения, прикладываемого к взаимноперпендикулярным наборам электродов, между которыми находится люминофор.

Дисплеи с эмиссией полем. Дисплеи на электронно–лучевых трубках, несмотря на их относительную дешевизну и широкое распространение, механически непрочны, требуют высокого напряжения питания, потребляют большую мощность, имеют большие габариты и ограниченный срок службы, связанный с потерей эмиссии катодами. Одним из методов устранения указанных недостатков, является создание плоских дисплеев с эмиссией полем с холодных катодов в виде сильно заостренных микроигл.

Таким образом, стартовав в 1950г., компьютерная графика к настоящему времени прошла путь от экзотических экспериментов до одного из важнейших, всепроникающих инструментов современной цивилизации, начиная от научных исследований, автоматизации проектирования и изготовления, бизнеса, медицины, экологии, средств массовой информации, досуга и кончая бытовым оборудованием.

Основные даты:

Дата Событие Технологии1956 Первые эксперименты Бена Лапоски "oscillons" (США, с

1950г) и Герберта Франка (Германия). Эта дата была определена Jasia Reichardt как начало Компьютерного Искусства

1957 Получено первое цифровое изображение в Национальном Бюро Стандартов (США)

1958 Сэр Джон Уитни использует аналоговый компьютер для создания анимации (США)

1959 Выставка "Экспериментальная эстетика" в музее Angewandte Kunst (Вена, Австрия), показ "oscillons" и т.д.

1963

Проводится первое соревнование по компьютерному искусству, спонсором которого выступил американский журнал Computers and Automation. В 1965 г. Его выигрывает Майкл Нолл (США) и в 1966 Фрайдер Нейк (Германия).

Выходит в свет первый созданный на компьютере фильм Эдварда Зайека (Bell labs, США)

Чарльз Ксури создает свои первые компьютерные работы (США)

Иван Сазерленд представляет Sketchpad – программу для интерактивной работы с компьютерной графикой на конференции. Работа была начата в 1961г. В Массачусетском технологическом институте.

1965 Первая выставка цифрового искусства в Technische Hochschule в Штутгарте организованная Фрайдером Нейком, Майклом Ноллом и Джорджем Нисом (Германия)Первая выставка цифрового искусства в США в галерее Howard Wise в Нью Йорке. Были выставлены компьютерные работы Бела Джулса и Майкла Нолла (США)

Три первые общественные выставки компьютерного искусства: 5–19 февраля, Generative Computergrafik. Georg Nees. Studien–Galerie des Studium Generale, TH Stuttgart. Открыта Максом Бенсом (Германия).

6–24 апреля, изображения созданные с помощью компьютера. Майкл Нолл, Бела Джулс, Howard Wise Gallery, Нью Йорк (США).

5–26 ноября, Computergrafik. Фрайдер Нейк, Джордж Нис. Галерея Wendelin Niedlich, Штутгарт. Открыта Максом Бенсом (Германия)

1966 IBM присуждает звание Artist–in–Residence Сэру Джону Уитни

1967 Эксперименты в искусстве и технологии начаты в Нью Йорке группой художников и техников, включая художника Robert Rauschenberg и инженера Billy Kluver (США)

1968 Cybernetic Serendipity: Выставка компьютерных технологий и искусства, в институте современного искусства, Лондон. Курирует Джеша Ричарт (директор ICA и автор Компьютер в Искусстве).

Музей современного искусства приобретает работу Ксури "Hummingbird"

Джон Лэнсдаун (архитектор) и Алан Сатклиф (пионер компьютерной музыки) создают Общество Компьютерного Искусства как подразделение Британского Компьютерного Общества

Бруклинский музей (США) – эксперименты в цифровом

искусстве.1969 SIGGRAPH, Special Interest Group on Computer Graphics

сформировано с помощью ACM (the Association for Computing Machinery). В 1967г. по инициативе Сэма Матса и Андриас ван Дама (США) организован Special Interest Committee.Основнана CTG (Computer Technique Group) (Япония)

Generative Computer–Grafik публикуется первая докторская диссертация по компьютерному искусству Generative Computer–Grafik Джорджа Ниса, под руководством Макса Бенса представленную в Университете Штутгарта.(Германия)

1971 Впервые в мире проводится персональная выставка работ по компьютерному искусству; Манфред Мор, Музей современного искусства, Франция, Париж.

Герберт Фрэнк публикует 'Computer Graphics – Computer Art' (Германия)

1972–1973

Ричард Шуп создает SuperPaint, 8ми битную графическую программу в исследовательском центре Xerox Palo Alto (США)

1974 Фильм "Голод" Питера Фолдса получает Приз Жюри на Каннском фестивале кино за лучшую анимацию (Канада)

1975 Фракталы – Бенуа Мандельбро (IBM, США)1976 Руфь Левитт публикует "Художник и компьютер" (США)1979 'Sunstone' анимация Эда Эмшвиллера (NYIT, США)1980 Фирма "Quantel"

представляет Paintbox (Великобритания)

1983

Гарольд Коэн выставляет работу AARON в Tate gallery (Лондон, Великобритания)

Дэвид Эм работает в лаборатории Jet Propulsion в Калифорнийском Технологическом институте

1984

Питер Перлштайн использует графическую систему в Нью-Йоркском Технологическом институте

Продан первый компьютер Macintosh. Так же рекламный ролик получает награду международного фестиваля рекламы фестиваля Clio

1986 Рисование светом – Дэвид Хокни, Говард Ходгкинс, Сэр Сидни Нолан и Ларри Риверс приглашены на BBС для использования Qantel Paintbox на телевидении. (Великобритания)

Энди Вархол использует Amiga для создания своего автопортрета и портрета певицы Деборы Харри (США)

Томасс и Джон Нолл, работая на Lucasfilm, пишут 24 битную графическую программу Photoshop

фильм "Luxo Jr" Джона Лассетера (фирма PIXAR) показан на конференции Siggraph (США)

1988 Первый международный симпозиум по электронному искусству в г. Утрехт (Германия)

Кливлендская галерея, выставка Искусство и Компьютер, г. Мидлсбороу (Великобритания)

1989 Выставка "Electronic Print" в музее Arnolfini в г. Бристоль. Под руководством Мартина Райзера. (Великобритания)

Релиз Photoshop для Macintosh (США)

1992 Первый Digital Salon в Нью–Йорке (США)1995 Первая конференция по CADE, Брайтон (Великобритания)1997 В Лондоне открыта Collville Place Gallery (Великобритания)1998 Вольфганг Лайзер основывает Музей Цифрового Искусства

Лекция 4. Основные понятия КГ. Разрешение изображения и его размер Разрешение экрана; Разрешение принтера; Разрешение изображения; Физический размер изображения; Понятие растра; Свет и цвет; Основы теории цвета.

Следует четко различать разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны, пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.

Разрешение экрана – свойство компьютерной видеосистемы (зависит от параметров монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах на дюйм (ppi - pixel per inch) и определяет размер изображения, которое может быть размещено на экране целиком.

Разрешение принтера – свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (dots per inch – точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения – свойство самого изображения. Оно измеряется в точках на дюйм (dpi) и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.

Физический размер изображения. Может измеряться как в пикселах, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселах, чтобы знать, какую часть экрана оно занимает. Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет. Нетрудно пересчитать размер изображения из пикселов в единицы длины и наоборот, если известно разрешение изображения (см. таблицу).

Связь между размером иллюстрации (в пикселах) и размером отпечатка (в мм) при разных разрешениях отпечатка

Размер иллюстрации в пикселах

Размер отпечатка, мм при разрешениях

75 dpi 150 dpi 300 dpi 600 dpi640х480 212х163 108х81 55х40 28х20800х600 271х203 136х102 68х51 34х261024х768 344х260 173х130 88х66 44х331152х864 390х292 195х146 98х73 49х371600х1200 542х406 271х203 136х102 68х51

Понятие растраПоявление и широкое использование растра основано на свойстве

человеческого зрения воспринимать изображение, состоящее из отдельных точек, как единое целое. Эту особенность зрения с давних пор использовали художники. На ней основана и технология полиграфической печати.

Изображение проецируется на светочувствительную пластину через стекло, на которое равномерно нанесена непрозрачная растровая решетка. В результате непрерывное полутоновое изображение оказывается разбитым на отдельные ячейки, которые называются элементами растра. Растр получил широкое распространение при изготовлении различного рода печатной продукции: газет, журналов, книг.

Понятие непрерывного полутонового изображения пришло из фотографии. На самом деле фотографический отпечаток при просмотре его через оптический прибор с очень большим увеличением тоже состоит из отдельных элементарных точек. Однако они настолько малы, что неразличимы невооруженным глазом.

Другие методы представления изображений: полиграфия, распечатка на принтере, вывод на монитор – используют сравнительно большие по размеру элементы растра.

Свет и цвет

Свет как физическое явление представляет собой поток электромагнитных волн различной длины и амплитуды. Глаз человека, будучи сложной оптической системой, воспринимает эти волны в диапазоне длин приблизительно от 350 до 780 нм. Свет воспринимается либо непосредственно

от источника, например, от осветительных приборов, либо как отраженный от поверхностей объектов или преломленный при прохождении сквозь прозрачные и полупрозрачные объекты. Цвет - это характеристика восприятия глазом электромагнитных волн разной длины, поскольку именно длина волны определяет для глаза видимый цвет. Амплитуда, определяющая энергию волны (пропорциональную квадрату амплитуды), отвечает за яркость цвета. Таким образом, само понятие цвета является особенностью человеческого "видения" окружающей среды.

Рис. 1.  Глаз человека

На рис. 1 схематически изображен глаз человека. Фоторецепторы, расположенные на поверхности сетчатки, играют роль приемников света. Хрусталик - это своеобразная линза, формирующая изображение, а радужная оболочка исполняет роль диафрагмы, регулируя количество света, пропускаемого внутрь глаза. Чувствительные клетки глаза неодинаково реагируют на волны различной длины. Интенсивность света есть мера энергии света, воздействующего на глаз, а яркость - это мера восприятия глазом этого воздействия. Интегральная кривая спектральной чувствительности глаза приведена на рис. 2; это стандартная кривая Международной комиссии по освещению (МКО, или CIE - Comission International de l'Eclairage).

Фоторецепторы подразделяются на два вида: палочки и колбочки. Палочки являются высокочувствительными элементами и работают в условиях слабого освещения. Они нечувствительны к длине волны и поэтому не "различают" цвета. Колбочки же, наоборот, обладают узкой спектральной кривой и "различают" цвета. Палочек существует только один тип, а колбочки подразделяются на три вида, каждый из которых чувствителен к определенному диапазону длин волн (длинные, средние или короткие.) Чувствительность их также различна.

На рис. 3 представлены кривые чувствительности колбочек для всех трех видов. Видно, что наибольшей чувствительностью обладают колбочки, воспринимающие цвета зеленого спектра, немного слабее - "красные" колбочки и существенно слабее - "синие".

Рис. 2.  Интегральная кривая спектральной чувствительности глаза

Рис. 3.  Кривые чувствительности различных рецепторов

Основы теории цветаПри работе с цветом используют понятия цветовое разрешение (его еще

называют глубиной цвета) и цветовая модель. Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, и от него зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пиксела. Выделение одного байта позволяет закодировать 256 различных цветовых оттенков. Два байта (16 битов) позволяют определить 65536 различных цветов. Этот режим называется High Color. Если для кодирования цвета используется три байта (24 бита), возможно одновременное отображение 16,5 млн цветов. Этот режим называется True Color.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями RGB, CMYK и HSB.

Цвет – один из факторов нашего восприятия светового излучения. Для характеристики цвета используются следующие атрибуты.

Цветовой тон. Можно определить преобладающей длиной волны в спектре излучения. Цветовой тон позволяет отличить один цвет от другого, например, зеленый от красного, желтого и других.

Яркость. Определяется энергией, интенсивностью светового излучения. Выражает количество воспринимаемого света.

Насыщенность или чистота тона. Выражается долей присутствия белого цвета. В идеально чистом цвете примесь белого отсутствует. Если, например, к чистому красному цвету добавить в определенной пропорции белый цвет (у художников это называется разбелом), то получится светлый бледно-красный цвет.

Указанные три атрибута позволяют описать все цвета и оттенки. То, что атрибутов именно три, является одним из проявлений трехмерных свойств цвета.

Наука, которая изучает цвет и его измерения, называется колориметрией. Она описывает общие закономерности цветового восприятия света человеком.

Одними из основных законов колориметрии являются законы смешивания цветов. Эти законы в наиболее полном виде были сформулированы в 1853 г. немецким математиком Германом Грассманом:

1. Цвет трехмерен - для его описания необходимы три компоненты. Любые четыре цвета находятся в линейной зависимости, хотя существует неограниченное число линейно независимых совокупностей из трех цветов.

Иными словами, для любого заданного цвета (Ц) можно записать такое цветовое уравнение, выражающее линейную зависимость цветов:

Ц = к1 Ц1 + к2 Ц2 + к3 Ц3,где Ц1, Ц2, Ц3 – некоторые базисные, линейно независимые цвета,

коэффициенты к1, к2, и к3 – количество соответствующего смешиваемого цвета. Линейная независимость цветов Ц1, Ц2, Ц3 означает, что ни один из них не может быть выражен взвешенной суммой (линейной комбинацией) двух других.

Первый закон можно трактовать и в более широком смысле, а именно в смысле трехмерности цвета. Необязательно для описания цвета применять смесь других цветов, можно использовать и другие величины, но их обязательно должно быть три.

2. Если в смеси трех цветовых компонентов один меняется непрерывно, в то время как два других остаются постоянными, цвет смеси также изменяется непрерывно.

3. Цвет смеси зависит только от цветов смешиваемых компонентов и не зависит от их спектральных составов.

Смысл третьего закона становится более понятным, если учесть, что один и тот же цвет (в том числе и цвет смешиваемых компонентов) может быть получен различными способами. Например, смешиваемый компонент может быть получен, в свою очередь, смешиванием других компонентов.

Лекция 5Цветовые модели и палитры. Цветовые профили

Способы образования цвета в природе; Аддитивная цветовая модель RGB;

Субтрактивная цветовая модель CMYK; Преобразование между моделями RGB и CMYK; Цветовая модель Lab; Цветовые профили.

Способы образования цвета в природе: источники света (солнце, лампочка и т.д.) излучают свет различных

длин волн спектра. Этот свет воспринимается глазом как цветной. свет отражается и поглощается, попадая на поверхность несветящихся

предметов. Отраженное излучение воспринимается глазом как окраска предметов.

Для описания излучаемого и отраженного цвета используются разные математические модели. Их называют цветовыми моделями. В каждой модели определенный диапазон цветов представляют в виде 3D пространства. В этом пространстве каждый цвет существует в виде набора числовых координат. Этот метод дает возможность передавать цветовую информацию между компьютерами, программами и периферийными устройствами.

Цветовые модели могут быть аппаратно-зависимыми (их пока большинство, RGB и CMYK в их числе) и аппаратно-независимыми (модель Lab). В большинстве "современных" визуализационных пакетов (например, в Photoshop) можно преобразовывать изображение из одной цветовой модели в другую.

Основные цветовые модели: RGB CMY (Cyan Magenta Yellow) CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, причем Key означает черный цвет) HSB Lab HSV (Hue, Saturation, Value) HLS (Hue, Lightness, Saturation) и другие

Таблица значений некоторых цветов в числовой модели RGB

Цвет R G BКрасный (red) 255 0 0Зеленый (green) 0 255 0Синий (blue) 0 0 255Фуксин (magenta) 255 0 255Голубой (cyan) 0 255 255Желтый (yellow) 255 255 0

Белый (white) 255 255 255Черный (black) 0 0 0

Аддитивная цветовая модель RGBЭта модель используется для описания цветов, которые получаются с

помощью устройств, основанных на принципе излучения. В этой модели работают мониторы и бытовые телевизоры. Любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными. Считается также, что при наложении

одного компонента на другой яркость суммарного цвета увеличивается. Совмещение трех компонентов дает нейтральный цвет (серый), который при большой яркости стремится к белому (рис. 1).

Предысторией системы RGB явились опыты Томаса Юнга (три фонаря с

цветными светофильтрами: красным, зеленым и синим). Некоторое время спустя Джемс Максвелл изготовил первый колориметр, с помощью которого человек мог сравнивать монохроматический цвет и цвет смешивания в заданной пропорции компонентов RGB. Регулируя яркость каждого из смешиваемых компонентов, можно добиться уравнивания цветов смеси и монохроматического излучения. Это описывается следующим образом:

Ц = rR + gG + bB,где r, g, b – количество соответствующих основных цветов.Соотношение коэффициентов r, g, b Максвелл наглядно показал с

помощью треугольника, впоследствии названного его именем. Треугольник Максвелла является равносторонним, в его вершинах располагаются основные цвета: R, G и B (рис. 2). Из заданной точки проводятся линии, перпендикулярные сторонам треугольникам. Длина каждой линии и показывает соответствующую величину коэффициента r, g или b. Одинаковые значения r = g = b имеют место в центре треугольника и соответствуют белому цвету. Следует также отметить, что некоторый цвет может изображаться как внутренней точкой такого треугольника, так и точкой, лежащей за его пределами. В последнем случае это соответствует отрицательному значению

Рис. 2. Треугольник Максвелла

r

gb

RB

G

Рис. 1. Цветовая модель RGB

Белый

G

B R

Пурпурный

Голубой Желтый

соответствующего цветового коэффициента. Сумма коэффициентов равна высоте треугольника, а при высоте, равной единице, r + g + b = 1.

К настоящему времени система RGB является официальным стандартом. Решением Международной комиссии по освещению – МКО (CIE – Commision International de l'Eclairage) – в 1931 г. были стандартизированы основные цвета, которые рекомендовано использовать в качестве R, G и B. Это монохроматические цвета светового излучения с длинами волн соответственно: R – 700 нм; G – 546,1 нм; B – 435,8 нм.

Еще одним важным параметром для системы RGB является цвет, получаемый смешением трех компонентов в равных количествах. Это белый цвет. Оказывается, для того, чтобы смешиванием компонентов R, G и B получить белый цвет, яркости соответствующих источников должны быть не равны друг другу, а находиться в пропорции LR : LG : LB = 1 : 4,5907 : 0,0601.

Если расчеты цвета производятся для источников излучения с одинаковой яркостью, то указанное соотношение яркостей можно учесть с соответствующими масштабными коэффициентами.

Теперь рассмотрим другие аспекты. Цвет, создаваемый смешиванием трех основных компонентов, можно представить вектором в трехмерной системе координат R, G и B (рис. 3). Черному цвету соответствует центр

координат – точка (0, 0, 0). Белый цвет выражается максимальным значением компонентов. Пусть это максимальное значение вдоль каждой оси равно единице. Тогда белый цвет – это вектор (1, 1, 1). Точки, лежащие на диагонали куба от черного к белому, соответствуют равным значениям: Ri = Gi = Bi. Это градации серого – их можно считать белым цветом различной яркости. Вообще говоря, если все компоненты вектора (r, g, b) умножить на одинаковый коэффициент (k = 0…1), то цвет (kr, kg, kb) сохраняется, изменяется только яркость. Поэтому для анализа цвета важно соотношение компонентов. Если в цветовом уравнении

Ц = rR + gG + bBразделить коэффициенты r, g и b на их сумму:

то можно записать такое цветовое уравнение: Ц = r' R + g' G + b' B.

Рис. 3. Представление цвета в трехмерной системе координат RGB

черный (0,0,0)

белый (1,1,1)

0B

R

G

r '= rr+g+b

g'= gr+g+b b '= b

r+g+b

Это уравнение выражает векторы цвета (r', g', b'), лежащие в единичной плоскости r'+ g'+ b' =1. Иными словами, мы перешли от куба к треугольнику Максвелла.

Заметим, что система RGB имеет неполный цветовой охват – некоторые насыщенные цвета не могут быть представлены смесью указанных трех компонентов. В первую очередь, это цвета от зеленого до синего, включая все оттенки голубого (ненасыщенные голубые цвета смешиванием компонентов RGB получить можно). Несмотря на неполный охват, система RGB широко используется в настоящее время, в первую очередь в цветных телевизорах и дисплеях компьютеров. Отсутствие некоторых оттенков не слишком заметно.

Еще одним фактором, способствующим популярности системы RGB, является ее наглядность – основные цвета находятся в трех четко различимых участках видимого спектра.

Кроме того, одной из гипотез, объясняющих цветовое зрение человека, является трехкомпонентная теория, которая утверждает, что в зрительной системе человека есть три типа светочувствительных элементов. Один тип реагирует на зеленый, другой – на красный, а третий – на синий цвет. Такая гипотеза высказывалась еще Ломоносовым, ее обоснованием занимались многие ученые, начиная с Т.Юнга. Впрочем, трехкомпонентная теория не является единственной теорией цветового зрения человека.

Модель является аппаратно-зависимой, так как значения базовых цветов (а также точка белого) определяются качеством примененного в вашем мониторе люминофора. В результате на разных мониторах одно и то же изображение выглядит неодинаково.

Субтрактивная цветовая модель CMYKЭта цветовая модель используется для описания цвета при получении

изображений на устройствах, которые реализуют принцип поглощения (вычитания) цветов.

Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что их видят не в проходящем, а в отраженном свете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и меньше отражает. Совмещение трех основных красок поглощает почти весь падающий свет, и со стороны изображение выглядит почти черным, рис. 4. В отличие от модели RGB увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а, наоборот, к ее уменьшению. Поэтому для подготовки печатных изображений используется не аддитивная (суммирующая) модель, а субтрактивная (вычитающая). Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а те, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого:

Голубой (Cyan) = Белый - Красный = Зеленый + СинийПурпурный (Magenta) = Белый - Зеленый = Красный + СинийЖелтый (Yellow) = Белый - Синий = Красный + Зеленый

Рис. 4 . Цветовая модель CMYK

Эти три цвета называются дополнительными, потому что дополняют основные цвета до белого.

Существенную трудность в полиграфии представляет черный цвет. Теоретически его можно получить совмещением трех основных или дополнительных красок, но на практике результат оказывается неудовлетворительным. Поэтому в цветовую модель CMYK добавлен четвертый компонент - черный. Ему эта система обязана буквой K в названии (blacK).

Данная модель является основной для полиграфии и также является аппаратно-зависимой.

Цветоделение. В типографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный отпечатки, получают полноцветную иллюстрацию. Поэтому готовое изображение, полученное на компьютере, перед печатью разделяют на четыре составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называется цветоделением. Современные графические редакторы имеют средства для выполнения этой операции.

Преобразование между моделями RGB и CMYKГрафические редакторы позволяют работать с цветным изображением в

разных цветовых моделях, но все-таки модель RGB для компьютера "ближе". Это связано с методом кодирования цвета байтами. Поэтому создавать и обрабатывать цветные изображения принято в модели RGB, а при выполнении цветоделения рисунок преобразовывают в модель CMYK. При печати рисунка RGB на цветном четырехцветном принтере драйвер принтера также преобразует рисунок в цветовую модель CMYK.

Соотношение для перекодирования цвета из модели CMY в RGB:

и обратно - из модели RGB в CMY:

Здесь считается, что компоненты кодируются числами в диапазоне от 0 до 1.

[RGB ]=[111 ]−[ C

MY ]

[ CMY ]=[111 ]−[R

GB ] .

Цветовая модель HSV Модель HSB (Hue Saturation Brightness = Тон Насыщенность Яркость) построена на основе субъективного восприятия цвета человеком. Предложена в 1978 году. Эта модель тоже основана на цветах модели RGB, но любой цвет в ней определяется своим цветом (тоном), насыщенностью (т.е. добавлением к нему белой краски) и яркостью (т.е. добавлением к

нему черной краски). Фактически любой цвет получается из спектрального добавлением серой краски. Эта модель аппаратно-зависимая и не соответствует восприятию человеческого глаза, так как глаз воспринимает спектральные цвета как цвета с разной яркостью (синий кажется более темным, чем красный), а в модели HSB им всем приписывается яркость 100%.

Рис. 5. Модели HSB и HSV

H определяет частоту света и принимает значение от 0 до 360 градусов. V или B: V - значение (принимает значения от 0 до 1) или B - яркость,

определяющая уровень белого света (принимает значения от 0 до 100%). Являются высотой конуса.

S - определяет насыщенность цвета. Значение ее является радиусом конуса.

Рис. 6. Цветовой круг при S=1 и V=1 (B=100%)

В модели HSV (рис. 5) цвет описывается следующими параметрами: цветовой тон H (Hue), насыщенность S (Saturation), яркость, светлота V(Value). Значение H измеряется в градусах от 0 до 360, поскольку здесь цвета радуги располагаются по кругу в таком порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Значения S и V находятся в диапазоне (0…1).

Приведем примеры кодирования цветов для модели HSV. При S=0 (т.е. на оси V) - серые тона. Значение V=0 соответствует черному цвету. Белый цвет кодируется как S=0, V=1. Цвета, расположенные по кругу напротив друг друга, т.е. отличающиеся по H на 180 º, являются дополнительными. Задание цвета с

H

VЗеленый Желтый

Голубой

СинийКрасный

Пурпурный

S

помощью параметров HSV достаточно часто используется в графических системах, причем обычно показывается развертка конуса.

Цветовая модель HSV удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображений, а на их создание своими руками. Существуют такие программы, которые позволяют имитировать различные инструменты художника (кисти, перья, фломастеры, карандаши), материалы красок (акварель, гуашь, масло, тушь, уголь, пастель) и материалы полотна (холст, картон, рисовая бумага и пр.). Создавая собственное художественное произведение, удобно работать в модели HSV, а по окончании работы его можно преобразовать в модель RGB или CMYK, в зависимости от того, будет ли оно использоваться как экранная или печатная иллюстрация.

Существуют и другие цветовые модели, построенные аналогично HSV, например модели HLS (Hue, Lighting, Saturation) и HSB также использует цветовой конус.

Цветовая модель Lab

Модель Lab является аппаратно-независимой моделью, что отличает ее от описанных выше. Экспериментально доказано, что восприятие цвета зависит от наблюдателя (если вспомнить дальтоников, существует разница в возрастном восприятии цвета и т.д.) и условий наблюдения (в темноте все серое). Ученые из Международной Комиссии по Освещению (CIE=Commission Internationale de l'Eclairage) в 1931 г. они стандартизировали условия наблюдения цветов и исследовали восприятие цвета у большой группы людей. В результате были экспериментально определены базовые компоненты новой цветовой модели XYZ. Эта модель аппаратно независима, поскольку описывает цвета так, как они воспринимаются человеком, точнее "стандартным наблюдателем CIE". Ее приняли за стандарт. Цветовая модель Lab, использующаяся в компьютерной графике, является производной от цветовой модели XYZ. Название она получила от своих базовых компонентов L, a и b. Компонент L несет информацию о яркостях изображения, а компоненты а и b - о его цветах (т. е. a и b - хроматические компоненты). Компонент а изменяется от зеленого до красного, а b - от синего до желтого. Яркость в этой модели отделена от цвета, что удобно для регулирования контраста, резкости и т.д. Однако, будучи абстрактной и сильно математизированной эта модель остается пока что неудобной для практической работы.

Рис. 7. Цветовая модель XYZ

BZ X

R

G

Y

Поскольку все цветовые модели являются математическими, они легко конвертируются одна в другую по простым формулам. Такие конверторы встроены во все "приличные" графические программы.

Цветовые профилиИзложенные выше теории восприятия и воспроизведения цвета на

практике используются с серьезными поправками. Образованный в 1993 г. Международный консорциум по цвету (ICC) разработал и стандартизировал системы управления цветом (Color Management System, CMS). Такие системы призваны обеспечить постоянство цвета на всех этапах работы для любых устройств, учитывая особенности конкретных устройств при воспроизведении цвета.

В реальности не существует устройств с цветовым охватом, полностью совпадающим с моделями RGB, CMYK, CIE и любыми другими. Поэтому для приведения возможностей устройств к некоторому общему знаменателю были разработаны цветовые профили.

Цветовой профиль – средство описания параметров цветовоспроизведения.

В компьютерной графике всякая работа начинается в пространстве RGB, поскольку монитор физически излучает эти цвета. По инициативе компаний Microsoft и Hewlett Packard была принята стандартная модель sRGB, соответствующая цветовому охвату монитора среднего качества. В таком цветовом пространстве должна без проблем воспроизводиться графика на большинстве компьютеров. Но эта модель весьма упрощенная, и ее цветовой охват существенно уже, чем у качественных мониторов.

В настоящее время практически повсеместным стандартом стали цветовые профили, создаваемые в соответствии с требованиями ICC. Основное содержание такого профиля составляют таблицы (матрицы) соответствия цветов при различных преобразованиях.

Самый заурядный профиль монитора должен содержать как минимум матрицы для преобразования CIE – RGB и таблицу для обратного преобразования, параметры белого цвета и градационную характеристику (параметр Gamma).

Главная особенность ICC-профиля печатающего устройства - необходимость учета взаимовлияния цветов. Если на мониторе точки люминофора излучают практически независимо, то при печати краски накладываются на бумагу и друг на друга. Поэтому профили печатающих устройств содержат огромные матрицы для пересчета взаимных преобразований пространств XYZ и Lab, математические модели различных вариантов таких преобразований.

Лекция 6Кодирование цвета. Палитра Кодирование цвета; Палитра; Индексные палитры; Фиксированная палитра; Безопасная палитра.

Кодирование цветаДля того чтобы компьютер имел возможность работать с цветными

изображениями, необходимо представлять цвета в виде чисел - кодировать цвет. Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата числовых данных в компьютере.

Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами, ограниченными некоторым диапазоном, например дробными числами от нуля до единицы либо целыми числами от нуля до некоторого максимального значения. Наиболее распространенной схемой представления цветов для видеоустройств является так называемое RGB-представление, в котором любой цвет представляется как сумма трех основных цветов – красного, зеленого, синего – с заданными интенсивностями. Все возможное пространство цветов представляет собой единичный куб, и каждый цвет определяется тройкой чисел (r, g, b) – (red, green, blue). Например, желтый цвет задается как (1, 1, 0), а малиновый – как (1, 0, 1), белому цвету соответствует набор (1, 1, 1), а черному – (0, 0, 0).

Обычно под хранение каждого из компонентов цвета отводится фиксированное число n бит памяти. Поэтому считается, что допустимый диапазон значений для компонент цвета не [0; 1], а [0; 2n-1].

Практически любой видеоадаптер способен отобразить значительно большее количество цветов, чем то, которое определяется размером видеопамяти, отводимой под один пиксел. Для использования этой возможности вводится понятие палитры.

Палитра – массив, в котором каждому возможному значению пиксела ставится в соответствие значение цвета (r, g, b). Размер палитры и ее организация зависят от типа используемого видеоадаптера.

Наиболее простой является организация палитры на EGA-адаптере. Под каждый из 16 возможных логических цветов (значений пиксела) отводится 6 бит, по 2 бита на каждый цветовой компонент. При этом цвет в палитре

задается байтом вида 00rgbRGB, где r,g,b,R,G,B могут принимать значение 0 или 1. Таким образом, для каждого из 16 логических цветов можно задать любой из 64 возможных физических цветов.

16-цветная стандартная палитра для видеорежимов EGA, VGA. Реализация палитры для 16-цветных режимов адаптеров VGA намного сложнее. Помимо поддержки палитры адаптера EGA, видеоадаптер дополнительно содержит 256 специальных DAC-регистров, где для каждого цвета хранится его 18-битовое представление (по 6 бит на каждый компонент). При этом с исходным логическим номером цвета с использованием 6-битовых регистров палитры EGA сопоставляется, как и раньше, значение от 0 до 63, но оно уже является не RGB-разложением цвета, а номером DAC-регистра, содержащего физический цвет.

256-цветная для VGA. Для 256-VGA значение пиксела непосредственно используется для индексации массива DAC-регистров.

В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color, в котором каждый компонент представлен в виде байта, что дает 256 градаций яркости для каждого компонента: R=0…255, G=0…255, B=0…255. Количество цветов составляет 256х256х256=16.7 млн (224).

Такой способ кодирования можно назвать компонентным. В компьютере коды изображений True Color представляются в виде троек байтов, либо упаковываются в длинное целое (четырехбайтное) - 32 бита (так, например, сделано в API Windows):

C = 00000000 bbbbbbbb gggggggg rrrrrrrr.Индексные палитрыПри работе с изображениями в системах компьютерной графики часто

приходится искать компромисс между качеством изображения (требуется как можно больше цветов) и ресурсами, необходимыми для хранения и воспроизведения изображения, исчисляемыми, например, объемом памяти (надо уменьшать количество байтов на пиксел). Кроме того, некоторое изображение само по себе может использовать ограниченное количество цветов. Например, для черчения может быть достаточно двух цветов, для человеческого лица важны оттенки розового, желтого, пурпурного, красного, зеленого, а для неба – оттенки голубого и серого. В этих случаях использование полноцветного кодирования цвета является избыточным.

При ограничении количества цветов используют палитру, предоставляющую набор цветов, важных для данного изображения. Палитру можно воспринимать как таблицу цветов. Палитра устанавливает взаимосвязь между кодом цвета и его компонентами в выбранной цветовой модели.

Компьютерные видеосистемы обычно предоставляют возможность программисту установить собственную цветовую палитру. Каждый цветовой оттенок представляется одним числом, причем это число выражает не цвет пиксела, а индекс цвета (его номер). Сам же цвет разыскивается по этому номеру в сопроводительной цветовой палитре, приложенной к файлу. Такие цветовые палитры называют индексными палитрами.

Индексная палитра – это таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет. Эта таблица создается и хранится вместе с графическим файлом.

Разные изображения могут иметь разные цветовые палитры. Например, в одном изображении зеленый цвет может кодироваться индексом 64, а в другом этот индекс может быть отдан розовому цвету. Если воспроизвести изображение с "чужой" цветовой палитрой, то зеленая елка на экране может оказаться розовой.

Фиксированная палитраВ тех случаях, когда цвет изображения закодирован двумя байтами

(режим High Color), на экране возможно изображение 65 тысяч цветов. Разумеется, это не все возможные цвета, а лишь одна 256-я доля общего непрерывного спектра красок, доступных в режиме True Color. В таком изображении каждый двухбайтный код тоже выражает какой-то цвет из общего спектра. Но в данном случае нельзя приложить к файлу индексную палитру, в которой было бы записано, какой код какому цвету соответствует, поскольку в этой таблице было бы 65 тыс. записей и ее размер составил бы сотни тысяч байтов. Вряд ли есть смысл прикладывать к файлу таблицу, которая может быть по размеру больше самого файла. В этом случае используют понятие фиксированной палитры. Ее не надо прилагать к файлу, поскольку в любом графическом файле, имеющем 16-разрядное кодирование цвета, один и тот же код всегда выражает один и тот же цвет.

Безопасная палитраТермин безопасная палитра используют в Web-графике. Поскольку

скорость передачи данных в Интернете пока оставляет желать лучшего, для оформления Web-страниц не применяют графику, имеющую кодирование цвета выше 8-разрядного.

При этом возникает проблема, связанная с тем, что создатель Web-страницы не имеет ни малейшего понятия о том, на какой модели компьютера и под управлением каких программ будет просматриваться его произведение. Он не уверен, не превратится ли его "зеленая елка" в красную или оранжевую на экранах пользователей.

В связи с этим было принято следующее решение. Все наиболее популярные программы для просмотра Web-страниц (браузеры) заранее настроены на некоторую одну фиксированную палитру. Если разработчик Web-страницы при создании иллюстраций будет применять только эту палитру, то он может быть уверен, что пользователи всего мира увидят рисунок правильно. В этой палитре не 256 цветов, как можно было бы предположить, а лишь 216. Это связано с тем, что не все компьютеры, подключенные к Интернету способны воспроизводить 256 цветов.

Такая палитра, жестко определяющая индексы для кодирования 216 цветов, называется безопасной палитрой.

Лекция 7Графические интерфейсы и стандарты программирования компьютерной

графики Классификация; Графические системы класса 2D; Графические системы класса 3D.

Стандартизация в компьютерной графике направлена на обеспечение мобильности и переносимости прикладных программ, унификацию взаимодействия с графическим устройствами и обеспечение возможности обмена графической информацией между различными подсистемами. Использование стандартов позволяет сократить сроки разработки графических систем и увеличить их жизненный цикл. Сегодня в практике использования средств КГ применяется большое количество стандартов, различающихся по назначению и функциональным возможностям. Они имеют разную степень официальности - от фактических до международных стандартов.

Отправной точкой в работах по стандартизации графических средств следует считать 1976 год. Именно тогда во французском городе Сейлак собралось первое совещание по обсуждению графических стандартов. С этого момента графическими стандартами занимаются в различных национальных и международных организациях по стандартизации, связанных с использованием компьютеров: ISO, ANSI, NBS, DIN, ANFOR, ЕСМА и др. Кроме того, большое влияние на стандартизацию оказывают крупнейшие фирмы производители аппаратуры и программного обеспечения. С 1987 года деятельность по графическим стандартам возглавляет и координирует 24-й подкомитет первого объединенного технического комитета - ISO/IEC JTC1/SC24.

КлассификацияВ основе разработки графических стандартов лежит принцип

виртуальных ресурсов, позволяющий разделить графическую систему на несколько слоев - прикладной, базисный и аппаратнозависимый. При этом каждый слой является виртуальным ресурсом для верхних слоев и может использовать возможности нижних слоев с помощью стандартизованных программных интерфейсов. Кроме того, графические системы могут обмениваться информацией с другими системами или подсистемами с помощью стандартизованных файлов или протоколов. В соответствии с этими соображениями первоначально были выделены три основных направления стандартизации

- базисные графические системы, - интерфейсы виртуального устройства, - форматы обмена графическими данными.Стандартизация базисных графических систем направлена на

обеспечение мобильности прикладных программ и основана на концепции ядра, содержащего универсальный набор графических функций, общих для большинства применений.

Наиболее известными проектами по стандартизации базисных систем являются Core System, GKS, GKS-3D, PHIGS, PHIGS+. Основное направление развития этих проектов заключалось в усилении изобразительных возможностей для визуализации геометрических объектов (2D, 3D, удаление скрытых линий и граней, полутоновая закраска, текстурирование и пр.). Стандарт на базисную графическую систему включает в себя функциональное описание и спецификации графических функций для различных языков программирования.

Концепция виртуального устройства начала разрабатываться с момента появления аппаратно-независимых графических систем. Интерфейс виртуального устройства разделяет аппаратно-зависимую и аппаратно-независимую части графической системы. Он обеспечивает заменяемость графических устройств (терминальную независимость), а также возможность работы с несколькими устройствами одновременно. Интерфейс виртуального устройства может существовать в форме программного интерфейса и/или протокола взаимодействия двух частей графической системы. Наиболее четко концепция виртуального устройства представлена в проекте CGI.

Развитие этой концепции совпало с активным перемещением графических средств на персональные компьютеры и графические станции. При этом основными интерактивными устройствами стали растровые дисплеи, а устройствами для получения твердых копий - растровые принтеры. Это привело к необходимости выделения отдельного набора растровых функций, позволяющих использовать функциональные возможности растровых устройств.

Дальнейшее развитие растровых функций связано с появлением многооконных графических систем Х Window и MS Windows (а также NeWS и Display Postscript), обеспечивших удобные средства для манипулирования растровыми изображениями. Эти средства явились основой для развития систем обработки изображений и для организации эффективного многооконного пользовательского интерфейса с использованием меню, диалоговых панелей, полос просмотра и пр. Традиционные средства вывода геометрических примитивов (линий, дуг, многоугольников) и текстов также имеются в этих системах.

Графические системы класса 2DGKS – стандарт ISO на базисную графическую систему. Впервые

опубликован в 1982 году. Принят в качестве международного стандарта в 1985 году. Разработаны спецификации GKS для языков С, Fortran, Pascal, Ada. В соответствии или с учетом стандарта GKS разработано большое количество графических систем, например GKS-3D и PHIGS.

- Функции управления обеспечивают работу с несколькими логическими рабочими станциями ввода/вывода. Одной из категорий рабочих станций является метафайл. Поддерживается таблица состояния системы, а также таблицы конфигурации и состояния рабочих станций. Имеется более 100 функций опроса возможностей и текущего состояния системы.

- Функции вывода поддерживают шесть примитивов - ломаная линия, набор маркеров, заполненная область, текст, массив ячеек и обобщенный графический примитив. Более 30 функций управления атрибутами (линий, маркеров, заполнения и текста) обеспечивают индивидуальное изменение атрибутов и объединение их в группы, связанные с рабочими станциями.

Поддерживается сегментация. Атрибуты сегментов - видимость, выделенность, приоритет, преобразование. Сегменты могут копироваться на рабочую станцию, удаляться, включаться в другие сегменты.

Растровые функции отсутствуют. Используемая цветовая модель - индексированная таблица RGB.

Функции ввода поддерживают логические устройства ввода координат, линий, чисел, текстовых строк, а также устройства выбора и указания. Устройства ввода могут работать в режимах запроса, опроса и обработки событий.PostScript (Adobe Systems, 1985) - язык описания страниц для растровых

печатающих устройств. Отличительная особенность - широкие изобразительные возможности при минимальном наборе графических функций. Множество графических систем и настольных издательских систем поддерживают PostScript. Некоторые производители лазерных принтеров обеспечивают его аппаратную поддержку.

Широкие изобразительные возможности языка PostScript обеспечены понятием траектории (path), которая может быть составлена из линий, дуг, сегментов кривой Безье и текстовых символов. В процессе вывода траектории могут подвергаться произвольным линейным преобразованиям. Замкнутые траектории могут быть закрашены, заполнены растровым образцом. Заполнение может производится по различным правилам. Линии могут быть различного типа, переменной толщины и иметь скругления в точках соединения. Работа с текстами происходит на основе богатой библиотеки шрифтов. Поддерживается несколько цветовых моделей - RGB, CMY и HSV.

CGI - проект стандарта (ISO, 1986) на интерфейс виртуального устройства. CGI ориентирован не на прикладных, а на системных программистов, занимающихся разработкой графических систем. Функциональные возможности CGI сформированы с учетом разработанных ранее проектов GKS и CGM (Computer Graphics Metafile). Заметно влияние проектов PostScript и Х Window System.

Функции вывода поддерживают работу с линиями, многоугольниками, прямоугольниками, маркерами, текстами, дугами, секторами и сегментами круга и эллипса, а также замкнутыми фигурами, составленными из этих примитивов. Замкнутые объекты могут закрашиваться, заштриховываться или заполняться растровым образцом. Набор атрибутов CGI аналогичен набору атрибутов GKS. Конвейер преобразования ограничен преобразованием рабочей станции.

Функции сегментации аналогичны имеющимся в GKS. Растровые функции поддерживают работу с отображаемыми и

виртуальными битовыми картами. Первые являются частью видеопамяти

устройства. Вторые могут быть полноцветными или двухцветными матрицами пикселов в неотображаемой памяти. Двухцветные виртуальные битовые карты могут служить в качестве маски для операции заполнения областей, а также для задания символов, маркеров, курсоров и пр. Атрибутами карт являются прозрачность, основной и фоновый цвет. Введены различные режимы наложения цветов при выводе пикселов (and, or, xor, ...).

Функции ввода аналогичны имеющимся в GKS с некоторыми дополнениями. Введено понятие триггера, позволяющего установить режим срабатывания отдельных устройств в зависимости от некоторого события. Более четко, определены понятия подсказки, эха и подтверждения. Введены два новых логических устройства ввода - растровая область и обобщенное устройство ввода.

Х Window System - многооконная графическая система, разработанная в Массачусетском Технологическом институте. Первые публикации появились в 1986 году. Одна из основных целей разработки - обеспечение сетевой прозрачности и возможности использования широкого спектра цветных и монохромных графических станций.

Система разделена на две части, клиент и сервер, взаимодействующие с помощью Х-протокола. Прикладному программисту предоставлена библиотека базисных функций Х Lib и надстроенная над ней библиотека инструментальных средств Х Toolkit. Функции управления обеспечивают возможность манипулирования системой окон и контроля за действиями пользователя. Параметры графических функций включают в себя идентификаторы дисплея и окна, а также графический контекст, содержащий значения атрибутов и другие параметры отображения.

Функции вывода обеспечивают изображение точек, линий, дуг, окружностей, прямоугольников, а также заполнение многоугольников, секторов, сегментов и прямоугольников. Аналогично языку PostScript имеются атрибуты, определяющие способ скругления ломаных линий и правило заполнения. Функции вывода текстов поддерживаются богатой библиотекой шрифтов. Конвейер преобразования координат отсутствует.

Структуризация или сегментация данных не поддерживается. Растровые функции обеспечивают широкие возможности для

манипулирования с битовыми и пиксельными матрицами (Bitmap, Pixmap). Кроме того, пиксельные матрицы могут использоваться в качестве образца заполнения, а битовые - в качестве маски отсечения. Используемая цветовая модель - RGB.

Функции ввода на базисном уровне обеспечивают развитый механизм обработки событий, от мыши и клавиатуры. Функции более высокого уровня (Х Toolkit и библиотека виджетов) обеспечивают работу с меню, диалоговыми панелями, полосами просмотра и пр.

Microsoft Windows - многооконная надстройка над операционной системой MS DOS на IBM РС. Версия Windows NT трансформировалась в полноценную операционную систему. Обеспечивает многозадачный режим.

Графические функции системы аналогичны имеющимся в Х Window, однако в параметрах функций нет идентификатора дисплея. Поддерживается метафайл.

Графические системы класса 3DCore System - первый проект (ANSI) по стандартизации базисной

графической сиетемы. Функциональное описание было опубликовано в 1977 году. На этот проект были замкнуты усилия многих разработчиков графических средств в течение последующих 5 лет. Построен на концепции рисующего элемента (2D и 3D) и обеспечивает работу только с линиями, маркерами и текстами. Для управления параметрами проектирования используется аналогия с камерой. Поддерживается сегментация. После появления стандартов GKS-3D и PHIGS проект Core System потерял свою актуальность.

GKS-3D - расширенный вариант GKS (ISO, 1987), позволяющий работать с трехмерными графическими объектами. В этот проект включены следующие дополнительные (по отношению к GKS) возможности:

Функции вывода дополнены семью 3D-примитивами - те же, что в GKS с приставкой 3D и набор заполняемых областей 3D. Для последнего примитива введены атрибуты контура, аналогичные атрибутам линий. Введен атрибут для управления алгоритмами удаления скрытых линий и граней. Введены 3D-преобразования 3D-нормализация, видовое преобразование, 3D-преобразование рабочей станции. Видовое преобразование позволяет производить параллельное и центральное проецирование.

Функции сегментации расширены возможностью работы с 3D-сегментами. Введено преобразование 3D-сегментов.

Функции ввода дополнены двумя логическими устройствами для ввода координат 3D и линий 3D.

PHIGS - альтернативный по отношению к GKS-3D стандарт (ANSI-1986, ISO-1989), обеспечивающий возможность интерактивных манипуляций с иерархически структурированными графическими объектами. Получил дальнейшее развитие в проектах PHIGS+ и РЕХ. Сравнительные с GKS-3D характеристики следующие:

Набор примитивов и атрибутов аналогичен имеющимся в GKS-3D. Поддерживается несколько цветовых моделей - RGB, CIE (Commission Internationale de l'Eclairage), HSV (Hue-Saturation-Value), HLS (Hue-Lightness-Saturation). Вместо 3D преобразования нормализации введено модельное преобразование.

Вместо сегментов введены иерархические структуры данных. Структуры могут включать в себя примитивы, атрибуты, преобразования, неграфические данные, а также ссылки на другие структуры. Средства редактирования позволяют удалять и копировать элементы структур. Включен механизм фильтрации, осуществляющий выборочное отображение элементов, их выделение и пр.

PHIGS+(или PHIGS-PLUS) - проект расширения PHIGS (ISO/ANSI Draft 1990), направленный на обеспечение основных требований прикладных программ в области - освещения, полутоновой закраски и эффективного

описания сложных поверхностей. Для этих целей в PHIGS+ включен следующий набор примитивов:

набор полилиний с данными, кривая нерационального В-сплайна, кривая нерационального В-сплайна с данными, полигональная область с данными, набор полигональных областей с

данными, набор треугольников с данными, полоса треугольников с данными, набор четырехугольных ячеек с

данными, поверхность нерационального В-сплайна, поверхность нерационального В-сплайна с данными. Примитивы, имеющие суффикс "с данными" позволяют включить

дополнительную информацию, являющуюся частью определения примитива. Например, в случае набора треугольников для каждой грани и/или вершины можно задать комбинации цвета, нормаль и прикладные данные. Далее, существует механизм управления, позволяющий определить, какие данные следует использовать, а какие пропустить во время отображения. PHIGS+ различает переднюю и заднюю поверхности грани на основе геометрической нормали. Различные значения цвета и другие атрибуты могут быть определены для передней и задней граней. Для вычисления освещенности кроме геометрических характеристик задаются отражательные свойства поверхности, а также расположение источников цвета и их характеристики.

OpenGL. Современные графические ускорители (видеоадаптеры) обладают большим набором возможностей и высокой производительностью, но при этом они часто имеют и серьезные внутренние различия. Для того чтобы эффективно работать с такими ускорителями, не привязываясь к особенностям какого-либо конкретного устройства, обычно применяются библиотеки, предоставляющие некоторый унифицированный интерфейс к нему.

На сегодняшний день для персональных компьютеров существует два таких интерфейса: OpenGL, уже более 10 лет являющийся стандартом, и Direct3D, предложенный и поддерживаемый компанией Microsoft.

Одним из наиболее известных графических интерфейсов является OpenGL. Этот интерфейс в виде библиотеки графических функций представляет собой открытый стандарт, разработанный и утвержденный в 1992 г. девятью фирмами, среди которых были Digital Equipment Corp., Evans & Sutherland, Hewlett Packard Co., IBM Corp., Intel Corp., Silicon Graphics Inc., Sun Microsystems и Microsoft. В основу стандарта легла библиотека IRIS GL, разработанная фирмой Silicon Graphics Inc. Этот стандарт поддерживается многими операционными системами (в том числе и Windows), а также производителями графических акселераторов.

Другим известным графическим интерфейсом является DirectX с подсистемой трехмерной графики Direct3D, а также подсистемой DirectDraw, которая обеспечивает, в частности, непосредственный доступ к видеопамяти. Этот интерфейс разработан Microsoft и предназначен только для Windows.

В отличие от OpenGL, который сразу разрабатывался для функционирования с графическими ускорителями, Direct3D был изначально ориентирован на программный рендеринг. Кроме того, Direct3D фактически не является стандартом в строгом смысле этого слова – это лишь некоторый интерфейс, объявленный и полностью контролируемый компанией Microsoft.

OpenGL представляет собой открытый процедурный интерфейс к видеоадаптеру, позволяющий легко задавать объекты в пространстве и операции над ними.

С самого начала OpenGL разрабатывался как эффективный, аппаратно- и платформенно-независимый интерфейс. Он не включает в себя специальных команд, привязанных к какой-либо конкретной операционной системе. Для выполнения операций работы с окнами и организации ввода-вывода существуют дополнительные библиотеки.

Библиотека OpenGL позволяет легко создавать объекты из геометрических примитивов (точек, линий, граней), располагать их в трехмерном пространстве, выбирать способ и параметры проектирования, вычислять цвета пикселов с использованием текстур и источников света.

Поскольку OpenGL разрабатывался как открытый стандарт, то производители видеоадаптеров легко могут добавлять в него свои функции, реализующие дополнительные возможности.

Работа с OpenGL основывается на модели клиент-сервер. Приложение выступает в роли клиента - оно генерирует команды, а сервер OpenGL выполняет их.

Библиотека OpenGL поддерживает различные палитровые режимы, позволяет работать в режимах непосредственного задания цвета High Color и True Color.

Для облегчения работы с OpenGL, и в частности работы с окнами и вводом, удобно использовать библиотеку glut. Эта кросс-платформенная библиотека позволяет легко создавать переносимые приложения, использующие OpenGL. Библиотека glut (OpenGL Utility Toolkit) является прозрачным интерфейсом для написания переносимых программ, использующих OpenGL и взаимодействующих с оконной системой. Она позволяет писать программы на ряде языков, включая C++, Delphi.

Для рисования геометрических объектов OpenGL организует несколько буферов: буфер изображения (фрейм-буфер), буфер глубины (z-буфер), буфер трафарета и аккумулирующий буфер.

Библиотека OpenGL может выводить точки, линии, полигоны и битовые изображения. Под линией в OpenGL понимается отрезок, заданный своими начальной и конечной вершинами. Под гранью (многоугольником) подразумевается замкнутый выпуклый многоугольник с несамо-пересекающейся границей.

Все геометрические примитивы задаются в терминах вершин. Каждая вершина задается набором чисел.

OpenGL работает с однородными координатами (x, y, z, w). Если координата z не задана, то она полагается равной 0. Если координата w не задана, то она полагается равной единице.

В процессе построения изображения координаты вершин подвергаются различным преобразованиям (видовым, проектирования, перспективного деления и др.). В OpenGL существуют две матрицы для преобразования координат точки: матрица моделирования (modelview matrix) и матрица проектирования (projection matrix). Первая служит для задания положения объекта и его ориентации, а вторая отвечает за выбранный способ проектирования. Кроме того, существует матрица преобразования текстурных координат (texture matrix). Имеется набор различных процедур, умножающих текущую матрицу (моделирования или проектирования) на матрицу выбранного геометрического преобразования. Если последовательно указано несколько преобразований, то в результате текущая матрица будет последовательно умножена на матрицы соответствующих преобразований.

Чтобы задаваемые объекты могли быть нарисованы, необходимо задать способ проектирования. Преобразование проектирования определяет, как объекты будут проецироваться на экран и какие части объектов будут отсечены как не попадающие в поле зрения. OpenGL поддерживает два вида проектирования: параллельное и перспективное. Поле зрения при перспективном преобразовании является усеченной пирамидой. В случае параллельного проектирования полем зрения является прямоугольный параллелепипед.

OpenGL поддерживает модель освещенности, в которой свет приходит из нескольких источников, которые по отдельности могут быть включены или выключены. Кроме того существует еще и общее фоновое освещение (ambient). Для правильного освещения объектов необходимо для каждой грани задать материал, обладающий определенными свойствами. Материал может испускать свой собственный свет, рассеивать падающий свет во всех направлениях (диффузное отражение) или отражать свет в определенных направлениях подобно зеркалу. Пользователь может определить до восьми источников света, каждый со своими свойствами (цвет, расположение, направление).

Линия или заполненная грань может быть нарисована одним цветом (плоское закрашивание) или путем интерполяции цветов в вершинах (закрашивание методом Гуро).

Текстурирование позволяет наложить изображение на многоугольник и вывести этот многоугольник с наложенной на него текстурой, преобразованной соответствующим образом. OpenGL поддерживает одно- и двухмерные текстуры и различные способы их наложения.

Лекция 8Стандарты обмена графическими данными

Стандарты обмена графическими данными можно условно разделить на следующие группы:

- графические метафайлы, - проблемно-ориентированные протоколы, - растровые графические файлы.

Графический метафайл представляет собой описание изображения в функциях виртуального графического устройства (в терминах примитивов и атрибутов). Он обеспечивает возможность запоминать графическую информацию единым образом, передавать ее между различными системами и интерпретировать для вывода на различные устройства. Характеристики метафайла определяются его функциональными возможностями и способом кодирования информации.

Метафайл обычно разрабатывается как составная часть какой-либо графической системы. При этом его функциональные возможности однозначно соответствуют возможностям этой системы. Способ кодирования выбирается по одному из следующих критериев:

минимальность объема кодированной информации, минимальность времени для кодирования и декодирования, наглядность (возможность чтения и редактирования). В зависимости от выбранного способа кодирования метафайл может

использоваться в качестве средства хранения и передачи изображений, протокола взаимодействия отдельных подсистем, языка описания изображений.

GKSM - стандарт de-facto на графический метафайл в рамках системы GKS. По функциональным возможностям GKSM полностью соответствует системе GKS, поэтому он легко интерпретируется в соответствующих стандарту системах GKS. Кодирование в GKSM текстовое, что позволяет просматривать и редактировать метафайл GKS.

CGM (Computer Graphics Metafile) - стандарт ISO на графический метафайл. Функционально CGM соответствует стандарту CGI. В CGM предусмотрены три способа кодирования - символьное, двоичное и текстовое. Символьное кодирование наиболее компактно и предназначено для хранения и транспортировки информации. Двоичное кодирование требует минимальных усилий по кодированию/декодированию и предназначено для внутрисистемного использования. Текстовое кодирование наиболее наглядно и обеспечивает возможность визуального просмотра и редактирования графических файлов.

HPG (Hewlett Packard Graphics Language) - стандарт компании Hewlett-Packard на протокол взаимодействия с графическими устройствами (в первую очередь графопостроителями), выпускаемыми этой фирмой. Он содержит небольшое количество графических функций, легко читается и интерпретируется. В некоторых графических системах на персональных компьютерах HPGL используется в качестве графического метафайла.

PostScript (Adobe Systems' Language) - является языком описания страниц для электронных печатающих устройств, в первую очередь лазерных

принтеров. Он обеспечивает возможность получения высококачественных документов на устройствах разного разрешения. PostScript обладает широкими возможностям для описания сложных изображений. Естественно, что вследствие наглядности PostScript, как и другие языки программирования, неоптимален в смысле минимальности кодирования информации. Поэтому его использование в качестве графического метафайла представляется нецелесообразным. Однако он становится незаменим при передаче тексто-графических документов, предназначенных для воспроизведения на печатающих устройствах с высоким разрешением.

WMF (Microsoft Windows MetaFile), GEM (GEM Draw File Format), PIC (Lotus Graphics File Format), SLD (AutoCad Slide File Format) и др. - это локальные стандарты на метафайл в рамках соответствующих программных систем. Прикладные или проблемно-ориентированные графические протоколы обеспечивают наиболее эффективный способ хранения и передачи графических данных в прикладных системах. Кодирование информации в этих протоколах производится без потери семантики и в наиболее сжатой форме, что обеспечивает минимальность объема хранящейся или передаваемой информации и допускает свободу в выборе различных способов графического представления данных.

Сегодня в части стандартизации прикладных графических протоколов наиболее проработанной является область машиностроительных и электронных САПР. Здесь уже имеется ряд отраслевых и международных стандартов:

IGES - Initial Graphics Exchange Specification SET - Standard d'Exchange et de Transfert PDDI - Product Data Definition Interface МАР - Manufacturing Automation Protocol VDAFS - Verband der Deutschen Automobilindustrie-Flachen-Schnittstelle PDES - Product Data Exchange Standard STEP - Standard for Exchange Product Model Data EDIF - Electronic Design Interchange Format DXF - Autocad Data eXchange Format В других отраслях существуют пока только локальные стандарты,

используемые в рамках одной или нескольких организаций.Растровые графические файлы стали активно применяться для хранения и

транспортировки графической информации, в системах обработки данных и подготовки научно-технической документации, использующих персональные компьютеры, а также лазерные и струйные печатающие устройства. Основными характеристиками растровых файлов являются метод упаковки (сжатия) информации и тип поддерживаемой цветовой модели.

Первоначально растровые файлы содержали только статические изображения.- В последнее время появились проекты по стандартизации форматов динамических (анимационных) изображений. Сегодня используется уже большое количество разнообразных форматов растровых файлов. Некоторые из них (например, GIF, TIFF, РСХ) получили широкое

распространение и поддержку, другие ждут общественного признания, третьи поддерживаются только их разработчиками.

Наиболее распространенные форматы графических файловBMP (Windows Device Independent Bitmap). Наиболее распространенный

формат файлов для растровых изображений в системе Windows. В файле этого формата сначала записывается палитра, если она есть, а затем растр в виде битового (а точнее, байтового) массива. В битовом массиве последовательно записываются байты строк растра. Число байтов в строке должно быть кратно четырем, поэтому если количество пикселов по горизонтали не соответствует такому условию, то справа в каждую строку дописывается некоторое число битов (выравнивание строк на границу двойного слова).

Формат служит для обмена растровыми изображениями между приложениями ОС Windows. Формат поддерживает большинство цветовых моделей, вплоть до 24-битного пространства RGB. Полиграфический стандарт CMYK не поддерживается.

В качестве алгоритма сжатия применяется RLE (Run Length Encoding) - компрессия без потери информации.

Сфера применения - электронные публикации.Файлы в данном формате занимают значительный объем, для них

характерно низкое качество изображений, выводимых на печать.GIF (CompuServeGraphics Interchange Format). Разработан в 1987 г.

фирмой CompuServ для представления в Интернете графики, "независимой" от аппаратного обеспечения. Модернизирован в 1989 г. (версия GIF89a). Формат поддерживает функции прозрачности цветов и некоторые виды анимации. Запись изображения происходит через строку, т.е. полукадрами, аналогично телевизионной системе развертки. Благодаря этому на экране сначала появляется картинка в низком разрешении, позволяющая представить общий образ, а затем загружаются остальные строки.

Этот формат поддерживает 256 цветов. Один из цветов может получить свойство прозрачности благодаря наличию дополнительного двухбитового альфа-канала. Допускается включение в файл нескольких растровых изображений, воспроизводимых с заданной периодичностью, что обеспечивает демонстрацию на экране простейшей анимации.

Все данные в файле сжимаются методом Lempel-Ziv-Welch (LZW) без потери качества, что дает наилучшие результаты на участках с однородной заливкой.

PNG (Portable Network Graphics). Появился как альтернатива устаревающему GIF. Формат также основан на дискретной записи, однако, не только по строкам, но и по столбцам. Метод восстановления изображения на экране остался прежним. Глубина цветового охвата возросла до 48 бит. Альфа-канал поддерживает 8-битную градацию яркости (256 уровней), что позволило применять эффекты неполной прозрачности.

Абсолютно новой функцией стала запись в файл информации о гамма-коррекции, т.е. поддержания одинакового уровня яркости изображения

независимо от особенностей представления цвета в различных операционных системах и приложениях.

Сохранилась возможность подкачки растровых изображений для создания анимации.

Применен усовершенствованный метод сжатия без потери информации Deflate, принципиально схожий с LZW. Новый метод сжатия позволил сократить объем файлов.

JPEG (Joint Photographic Expert Group). По существу является методом сжатия изображений с потерей части информации. Традиционно файлы с расширением jpg считают записанными в данном формате, хотя и другие форматы поддерживают сжатие методом JPEG.

Преобразование данных при записи происходит в несколько этапов. Независимо от исходной цветовой модели изображения все пикселы переводятся в цветовое пространство CIE LAB. Затем отбрасывается не менее половины информации о цвете, спектр сужается до палитры, ориентированной на особенности человеческого зрения. Далее изображение разбивается на блоки размером 8х8 пикселов. В каждом блоке сначала кодируется информация о "среднем" цвете пикселов, а затем описывается разница между "средним" цветом блока и цветом конкретного пиксела.

Очевидно, что крупные элементы изображения будут представлены меньшим набором чисел, чем мелкие. На этом основан принцип действий на следующем этапе: выбранный уровень качества определяет сохранность мелких элементов. Чем ниже уровень качества, тем более крупные элементы "выбрасываются" из картинки.

На последнем этапе кодовая последовательность сжимается методом Хафмана.

Применение компрессии JPEG позволяет до 500 раз уменьшить объем файла по сравнению с обычным bitmap. Вместе с тем искажение цветовой модели и деградация деталей не позволяют использовать этот формат для хранения изображений высокого качества.

Обычно используется для электронных публикаций.PCD (PhotoCD - Image Pac). Разработан фирмой Kodak для хранения

цифровых растровых изображений высокого качества.Файл имеет внутреннюю структуру, обеспечивающую хранение

изображения с фиксированными величинами разрешений, и поэтому размеры любых файлов лишь незначительно отличаются друг от друга и находятся в диапазоне 4-5 Мбайт. Каждому разрешению присвоен собственный уровень, отсчитываемый от так называемого базового (Base), составляющего 512х768 точек. Всего в файле пять уровней – от Base/16 (128х192 точек) до Base*16 (2048х3072 точек). При первичном сжатии исходного изображения применяется метод субдискретизации, практически без потери качества. Затем вычисляются разности Base-Base*4 и Base*4-Base*16. Итоговый результат записывается в файл. Чтобы воспроизвести информацию с высоким разрешением, производится обратное преобразование.

Для хранения информации о цвете использована модель YCC.

Обеспечивает высокое качество полутоновых изображений.PCX (PC Paintbrush File Format). Растровый формат. Впервые появился в

программе PC Paintbrush для MS-DOS. После лицензирования программы Paintbrush для Windows стал использоваться рядом приложений Windows.

TGA (TarGa Image File). Растровый формат. Используется для работы с видео- и фотоизображениями. Разработан компанией Truevision при создании графических адаптеров Targa,Vista, NuVista для компьютеров PC и Macintosh.

TIFF (Tagged Image File Format). Считается лучшим форматом для записи полутоновых изображений.

Популярность формата объясняется его широкими возможностями: поддержка множества цветовых моделей, наличие 8-битного альфа-канала, сохранение обтравочных контуров, различные алгоритмы сжатия без потери информации.

Формат распознается практически всеми графическими программами и позволяет хранить изображения высочайшего качества.

Последние версии формата поддерживают несколько способов сжатия изображений: LZW (без потери информации), ZIP (без потери информации), JPEG (с потерей части информации). Универсальным считают метод сжатия LZW.

WMF (Windows MetaFile). Является "внутренним" форматом ОС Windows на платформе IBM PC. Изначально предназначен для обмена векторными данными между приложениями через буфер обмена. Однако "универсальность" сослужила ему плохую службу, поскольку не все программы умеют правильно обрабатывать его код. Типичными ошибками при переносе изображений являются искажения цветов, неправильная установка толщины контуров и свойств заливки, непонимание многих параметров объектов, заданных в векторных редакторах. Кроме того, в формат WMF нельзя включить растровое изображение. Таким образом, хранить что-либо ценное в данном формате не рекомендуется, а перенос векторной графики между приложениями возможен лишь для самых простых объектов.

PS (PostScript). Строго говоря, является языком описания страниц, разработанным фирмой Adobe для лазерных устройств вывода. Файл с расширением ps содержит команды, позволяющие печатному устройству, оснащенному интерпретатором PostScript, верно вывести графику и текст любой сложности.

Файл включает сам документ, все связанные с ним растровые и векторные файлы, используемые шрифты, информацию о цветовой модели, параметрах цветоделения, линиатуре растра, форме растровой точки и другие данные, необходимые устройству вывода.

Не каждое приложение способно сгенерировать правильный код PostScript. Наилучшие результаты дают программы Adobe: Illustrator, Photoshop, PageMaker, InDesign, последние версии Corel Draw.

EPS (Encapsulated PostScript). Является форматом, поддерживающим упрощенную версию PostScript. Используется в профессиональной среде компьютерного дизайна, при допечатной подготовке.

Не поддерживает многостраничные документы, не содержит ряд команд управления параметрами устройства вывода. Сохраняет все необходимые данные о свойствах самого изображения, цветовая модель, канал прозрачности, обтравочный контур, треппинг (перекрытие цветов на границах), внедренные шрифты, параметры внедренной растровой картинки.

Специальный раздел в файле EPS выделен под заголовок, который представляет собой растровый образ (эскиз) документа.

Открыть файл EPS для просмотра и редактирования способны немногие программы, в частности Adobe Illustrator и CorelDraw.

PDF (Portable Document Format). Переносимый формат представления документов. Является развитием языка PostScript в направлении интерактивной работы. Если PostScript изначально создавался как язык выводных устройств, то целью создания PDF была задача разработки единого формата, как для электронных публикаций, так и для вывода на печать.

Формат позволяет включать в документ мультимедийные расширения (звук, видео), создавать диалоговые экранные формы, поддерживает гиперссылки, как внутри одного документа, так и между документами.

Лекция 9Электронная типография

Офисное послепечатное оборудование; Основные параметры офисных переплетных машин; Ламинаторы; Резаки.

Методы и средства электронной подготовки информации к изданию (основные понятия и определения, классификация, основные характеристики, достоинства и недостатки).

Развитие современной техники, в частности печатного оборудования, привело к появлению так называемых настольных издательств - комплексов оборудования, позволяющих создавать и издавать небольшими тиражами книги, точнее брошюры.

Настольная электронная типография должна осуществлять:допечатную подготовку:

набор; корректуру; обработку иллюстраций; верстку; вывод на печатающее устройство; тиражирование; послепечатную обработку: листоподборку; фальцевание; проволокошвейное, бесшвейное (клеевое) скрепление.

Для этого необходимо следующее оборудование:

персональный компьютер и программное обеспечение: текстовый редактор (например, Microsoft Word) для набора и правки

текста; программа для обработки изображений (например, Adobe Роtoshор); программа для верстки (например, PageMaker); устройство для ввода в компьютер графической информации - сканер

(сканер устройство, преобразующее информацию на бумаге в электронный вид аппаратными и программными средствами.);

печатающее устройство - принтер; ризограф (цифровой дупликатор) или, возможно, ксерокс для

размножения устройства послепечатной обработки: переплетные (брошюровальные) устройства ламинаторы (ламинирование - покрытие бумажного носителя слоем

полимерной пленки) фальцевальные аппараты (аппараты для складывания бумаги) резаки листоподборщики сталкиватели.

Офисное послепечатное оборудованиеДля решения проблемы качества и презентабельности офисной и деловой

документации эффективно использовать переплетные устройства ламинаторы и резаки.

Офисные переплетчики представляют собой аппараты, которые одновременно и перфорируют, и сшивают документы.

Различают четыре вида переплета:1. Переплет пластиковыми пружинами (самый распространенный вид

переплета, при котором документ перфорируется (пробиваются отверстия) в аппарате. Далее с помощью специального устройства разгибается пластиковая пружина на нее насаживается документ, и затем пружина сшивается.);

2. Переплет металлическими пружинами. Документ перфорируется в аппарате. Далее он насаживается на пружину и затем пружина закрывается с помощью специального устройства. Различают перфорацию с шагом 4:1, 3:1,2:1 (количество отверстий на дюйм);

3. Переплет спиралями (документ перфорируется в аппарате, на него автоматически навинчивается спираль и закрепляется.)

4. Термопереплёт производится с помощью обложек, в основании которых клей, или с помощью термокорешков. Под воздействием температуры клей расплавляется, и в него вставляют документ. Остывая, клей схватывает листы.

Основные параметры офисных переплетных машин: перфорация - количество листов, пробиваемых за один раз; объем переплетаемого блока - максимальное количество страниц, которое

можно переплести;

ширина переплетаемого блока - максимальная ширина переплета за одну операцию;

механическая или электрическая перфорация; наличие глубины перфорации - отверстие может пробиваться ближе или

дальше от края бумаги; отключаемые ножи - отверстие может не пробиваться по желанию

пользователя, что позволяет работать с произвольными форматами; горизонтальная или вертикальная загрузка бумаги для перфорации; наличие одной или двух ручек для перфорации и переплета; производительность. Переплет металлическими, в отличие от переплета пластиковыми

пружинами, невозможно расшить и дополнить новыми листами. Термопереплет также можно дополнить новыми листами, хотя это и сопровождается некоторыми сложностями.

ЛаминаторыСтарение документов, грозящее их утратой, - весьма серьезная проблема.

Способ, позволяющий успешно справиться с ней, носит название "ламинирование" - покрытие слоем полимерной пленки бумажного носителя. Ламинаторы могут быть:

ролевые и пакетные. Ролевые - использование рулонной пленки, возможность одностороннего ламинирования. Пакетные - работа с пакетами (спаянные по одной стороне две форматные пленки);

с постоянной и регулируемой температурой и скоростью ламинирования. Для определенной толщины пленки необходима различная температура;

с холодными и горячими валами. Для более качественного ламинирования, тиснения фольгой, ламинирования фотографий применяются аппараты с горячими валами;

по формату (ролевые- до формата А0, пакетные - до формата А2); по типу корпуса (пластиковый или металлический). Ламинаторы в

металлическом корпусе рассчитаны на более продолжительный период работы (в том числе с принудительным охлаждением);

пленка для ламинаторов может иметь различную толщину и формат, может быть глянцевой и матовой, иметь различную фактуру.

РезакиЕсть такое понятие - "нужный формат". Поэтому необходимы устройства

для обрезания бумаги - резаки. Резаки могут быть: электрические и механические как по прижиму, так и по приводу ножа; дисковые, сабельные или гильотинные; могут отличаться по длине реза (формат), по высоте стопы (количество

одновременно разрезаемых листов), по виду прижима (ручной, автоматический, электрический) и т.д.Дисковые резаки используются в основном для качественной подрезки

отдельных листов бумаги.

Сабельные - в офисах, для того чтобы разрезать тираж.Гильотинные - в копировальных и издательских центрах для выполнения

большого объема работ.Резаки с электрическим прижимом и резом рассчитаны на работу в

средних и крупных типографиях.

Лекция 10Электронные издания

Электронный документ; Электронное издание; Электронный документ; Электронное издание; Виды интерактивного взаимодействия.

Электронные издания (ЭИ) имеют много разнообразных форм. Они отличаются друг от друга дидактической направленностью, степенью эффективности и массой технических характеристик.

Электронный документ - документ на машиночитаемом носителе, для использования которого необходимы средства вычислительной техники.

Электронное издание - электронный документ (группа электронных документов), прошедший редакционно-издательскую обработку, предназначенный для распространения в неизменном виде, имеющий выходные сведения.

Электронные издания различают: — по наличию печатного эквивалента электронный аналог печатного издания: Электронное издание, в

основном воспроизводящее соответствующее печатное издание (расположение текста на страницах, иллюстрации, ссылки, примечания и т. п.),

самостоятельное электронное издание: Электронное издание, не имеющее печатных аналогов;

— по природе основной информации текстовое (символьное) электронное издание: Электронное издание,

содержащее преимущественно текстовую информацию, представленную в форме, допускающей посимвольную обработку,

изобразительное электронное издание: Электронное издание, содержащее преимущественно электронные образы объектов, рассматриваемых как целостные графические сущности, представленных в форме, допускающей просмотр и печатное воспроизведение, но не допускающей посимвольной обработки,

звуковое электронное издание: Электронное издание, содержащее цифровое представление звуковой информации в форме, допускающей ее прослушивание, но не предназначенной для печатного воспроизведения,

программный продукт: Самостоятельное, отчуждаемое произведение, представляющее собой публикацию текста программы или программ на языке программирования или в виде исполняемого кода,

мультимедийное электронное издание: Электронное издание, в котором информация различной природы присутствует равноправно и взаимосвязанно для решения определенных разработчиком задач, причем эта взаимосвязь обеспечена соответствующими программными средствами;

— по целевому назначению официальное электронное издание: Электронное издание, публикуемое

от имени государственных органов, учреждений, ведомств или общественных организаций, содержащее материалы нормативного или директивного характера,

научное электронное издание: Электронное издание, содержащее сведения о теоретических и (или) экспериментальных исследованиях, а также научно подготовленные к публикации памятники культуры и исторические документы,

научно-популярное электронное издание: Электронное издание, содержащее сведения о теоретических и (или) экспериментальных исследованиях в области науки, культуры и техники, изложенные в форме, доступной читателю-неспециалисту,

производственно-практическое электронное издание: Электронное издание, содержащее сведения по технологии, технике и организации производства, а также других областей общественной практики, рассчитанное на специалистов различной квалификации,

нормативное производственно-практическое электронное издание: Электронное издание, содержащее нормы, правила и требования в разных сферах производственной деятельности,

учебное электронное издание: Электронное издание, содержащее систематизированные сведения научного или прикладного характера, изложенные в форме, удобной для изучения и преподавания, и рассчитанное на учащихся разного возраста и степени обучения,

массово-политическое электронное издание: Электронное издание, содержащее произведение общественно-политической тематики, агитационно-пропагандистского характера и предназначенное широким кругам читателей,

справочное электронное издание: Электронное издание, содержащее краткие сведения научного и прикладного характера, расположенные в порядке, удобном для их быстрого отыскания, не предназначенное для сплошного чтения,

электронное издание для досуга: Электронное издание, содержащее общедоступные сведения по организации быта, разнообразным формам самодеятельного творчества, различным видам увлечений, компьютерные игры,

рекламное электронное издание: Электронное издание, содержащее изложенные в привлекающей внимание форме сведения об изделиях, услугах, мероприятиях с целью создания спроса на них,

художественное электронное издание: Электронное издание, содержащее произведения художественной литературы, изобразительного искусства, театрального, эстрадного и циркового творчества, произведения кино, музейную и другую информацию, относящуюся к сфере культуры и не являющуюся содержанием научных исследований;

— по технологии распространения локальное электронное издание: Электронное издание,

предназначенное для локального использования и выпускающееся в виде определенного количества идентичных экземпляров (тиража) на переносимых машиночитаемых носителях,

сетевое электронное издание: Электронное издание, доступное потенциально неограниченному кругу пользователей через телекоммуникационные сети,

электронное издание комбинированного распространения: Электронное издание, которое может использоваться как в качестве локального, так и в качестве сетевого;

— по характеру взаимодействия пользователя и электронного издания

детерминированное электронное издание: Электронное издание, параметры, содержание и способ взаимодействия с которым определены издателем и не могут быть изменяемы пользователем,

недетерминированное (интерактивное) электронное издание: Электронное издание, параметры, содержание и способ взаимодействия с которым прямо или косвенно устанавливаются пользователем в соответствии с его интересами, целями, уровнем подготовки и т. п. на основе информации и с помощью алгоритмов, определенных издателем; 3

— по периодичности непериодическое электронное издание: Электронное издание,

выходящее однократно, не имеющее продолжения, сериальное электронное издание: Электронное издание, выходящее в

течение времени, продолжительность которого заранее не установлена, как правило, нумерованными и (или) датированными выпусками (томами), имеющими одинаковое заглавие,

периодическое электронное издание: Сериальное электронное издание, выходящее через определенные промежутки времени, постоянным для каждого года числом номеров (выпусков), не повторяющимися по содержанию, однотипно оформленными нумерованными и (или) датированными выпусками, имеющими одинаковое заглавие,

продолжающееся электронное издание: Сериальное электронное издание, выходящее через неопределенные промежутки времени, по мере накопления материала, не повторяющимися по содержанию, однотипно оформленными нумерованными и (или) датированными выпусками, имеющими общее заглавие,

обновляемое электронное издание: Электронное издание, выходящее через определенные или неопределенные промежутки времени в виде

нумерованных или датированных выпусков, имеющих одинаковое заглавие и частично повторяющееся содержание. Каждый следующий выпуск содержит в себе всю оставшуюся актуальную информацию и полностью заменяет предыдущий. Пример приведен в приложении А;

— по структуре однотомное электронное издание: Непериодическое электронное

издание, выпущенное на одном машиночитаемом носителе, многотомное электронное издание: Непериодическое электронное

издание, состоящее из двух или более пронумерованных частей, каждая из которых представлена на самостоятельном машиночитаемом носителе, представляющее собой единое целое по содержанию и оформлению,

электронная серия: Сериальное электронное издание, включающее совокупность томов, объединенных общностью замысла, тематики, целевым или читательским назначением, выходящих в однотипном оформлении.

    – по виду поддерживаемой учебной деятельности:электронная лекция;электронная лабораторная работа;ЭИ для проверки знаний (для входного, выходного и промежуточного

контроля);электронная хрестоматия;электронный справочник.Электронное учебное пособие – это издание, частично или полностью

заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания. Электронными учебными пособиями являются издания по отдельным наиболее важным разделам дисциплин Государственного образовательного стандарта специальностей и направлений, по дисциплинам примерного и рабочего плана, а также сборники упражнений и задач, альбомы карт и схем, атласы конструкций, хрестоматии по дисциплинам примерного и рабочего учебного плана, указания по проведению учебного эксперимента, указания к практикуму, курсовому и дипломному проектированию, справочники, энциклопедии, тренажеры и др.

ЭИ учебного назначения – это целостная дидактическая система, основанная на использовании компьютерных технологий, ставящая целью обеспечить обучение студентов по индивидуальным и оптимальным учебным программам с управлением процессом обучения. К числу существенных отличий электронных изданий от традиционных можно отнести:

1) систему управления процессом обучения, включающую средства структурирования и оптимизации учебного материала, средства проверки знаний, обратную связь и т.п.;

2) словесные методы, позволяющие значительно ускорить познавательные процессы;

3) графические средства, обеспечивающие высокий уровень наглядности;4) средства моделирования, позволяющие организовать виртуальный

лабораторный практикум.

Основное отличие ЭИ от традиционных печатных изданий и электронных книг заключается в обязательном наличии интерактивного взаимодействия (ИВ) между студентом и компьютером. ПК играет роль, схожую с ролью консультанта, помогающего учащемуся организовывать обучение.

Виды интерактивного взаимодействия1. Гипертекст.Гипертекст представляет собой собрание текстовых элементов,

выводимых на монитор, в которых выделенные слова или фрагменты указывают, к каким смежным по смыслу текстам можно перейти в данный момент. Переход осуществляется пользователем.

Все разновидности гиперссылок (ГС) можно условно разделить на следующие группы:

1) ГС внутри одного документа;2) ГС на другие документы;3) ГС на фрагменты других элементов.

2. Гипермедиа.В системах гипермедиа смысловые переходы могут иметь место между

элементами разнородной информации: текстом, изображениями, речью, музыкой, видеофрагментами и т.п. Элементы этой информации связаны аналогично тому, как это имеет место в обычном гипертексте. Благодаря синтезу различных видов информации достигается огромный ни с чем не сравнимый обучающий эффект.

3. Моделирование.Считается, что в ЭИ есть моделирование, когда наряду с изучением

материала пользователь имеет возможность изменять некоторые параметры специально созданной ситуации, наблюдать изменение результата. При этом может проводиться демонстрация действий (иногда, для обозначения такого вида моделирования используют термин «управляемая анимация»), или просто состояние экспериментальной системы скачкообразно переводится в конечную фазу.

4. Проверка знаний.В любой системе образования важнейшая роль принадлежит

объективному контролю качества знаний и оценке эффективности методик обучения.

Средства контроля знаний обычно вводят для следующих целей:1) самоконтроль;2) выходной контроль (выставление оценки);3) определение и коррекция пути прохождения через ЭИ; сюда относятся

входной и промежуточный виды контроля.В ЭИ находят применение четыре способа проверки знаний:1) вопрос в открытой форме;2) вопрос в закрытой форме;

3) задача на установление соответствия (разновидность второгоспособа);4) задача на установление правильной последовательности

(разновидность второго способа).

Лекция 11Технические средства компьютерной графикиКлассификация, принципы реализации, основные характеристики, преимущества и

недостатки технических средств КГ (графических дисплеев, графопостроителей, планшетов, принтеров, сканеров, комплексов).

Классификация технических средствТехнические средства в компьютерной графике делятся на:1. Устройства ввода графических изображений

1. Мышь;2. Световое перо; 3. Трекболл;4. Тачпад и трекпойнт;5. Джойстик;6. Сканер; 7. Дигитайзер;8. Цифровая фотокамера.

2. Устройства вывода графических изображений Дисплей Принтер Плоттер

Устройства вводаМанипулятор "мышь"

Наряду с клавиатурой мышь является важнейшим средством ввода информации. В современных программных продуктах, имеющих сложную графическую оболочку, мышь является основным инструментом управления программой. Компьютерная мышь появилась в 1964 году. Её изобрел Дуглас Карл Энгельбарт из Стэнфордского

исследовательского института. Это была небольшая деревянная коробочка с двумя дисками. Один из дисков поворачивался, когда устройство двигали вперед и назад, второй отвечал за движение мыши вправо и влево. Энгельбарт говорит, что назвал устройство мышью из-за его небольшого размера и провода, похожего на хвост.

По принципу действия мыши делятся на:1. Механические; 2. Оптико-механические; 3. Оптические. Подавляющее число компьютерных мышек используют оптико-

механический принцип кодирования перемещения. С поверхностью стола соприкасается тяжелый, покрытый резиной шарик сравнительно большого диаметра. Ролики, прижатые к поверхности шарика, установлены на перпендикулярных друг другу осях с двумя датчиками. Датчики, представляющие собой оптопары (светодиод-фотодиод), располагаются по разные стороны дисков с прорезями. Порядок, в котором освещаются фоточувствительные элементы, определяет направление перемещения мыши, а частота приходящих от них импульсов - скорость. Хороший механический контакт с поверхностью обеспечивает специальный коврик.

Более точного позиционирования курсора позволяет добиться оптическая мышь. Для нее используется специальный коврик, на поверхности которого нанесена мельчайшая сетка из перпендикулярных друг другу темных и светлых полос. Расположенные в нижней части мыши две оптопары освещают коврик и по числу пересеченных при движении линий определяют величину и скорость перемещения. Оптические мыши не имеют движущихся частей и лишены такого присущего оптико-механическим мышам недостатка, как перемещение курсора мыши рывками из-за загрязнения шарика. Разрешающая способность применяемого в мыши устройства считывания координат составляет 400 dpi (Dot per Inch точек на дюйм) и выше, превосходя аналогичные значения для механических устройств.

Для оптимального функционирования мышь должна передвигаться по ровной поверхности. Лучше всего подходят специальные коврики (Mouse Pad). Указатель мыши передвигается по экрану синхронно с движением мыши по коврику. Устройством ввода мыши являются кнопки (клавиши). Большинство мышей имеют две кнопки, существуют также 3-х кнопочные мыши и имеющие большее количество кнопок.

Одной из важных характеристик мыши является ее разрешение, которое измеряется в dpi. Разрешение определяет минимальное перемещение, которое способен почувствовать контроллер мыши. Чем больше разрешение, тем точнее позиционируется мышь, тем с более мелкими объектами можно работать. Нормальное разрешение мыши лежит в диапазоне от 300 до 900 dpi. В усовершенствованных мышах используют переменный баллистический эффект скорости, заключающийся в том, что при небольших перемещениях скорость смещения курсора - небольшая, а при значительных перемещениях - существенно увеличивается. Это позволяет эффективнее работать в графических пакетах, где приходится обрабатывать мелкие детали.

По принципу передачи информации мыши делятся на:1. Последовательные (Serinl Mouse), подключаемые к последовательному

порту СОМ1 или СОМ2; 2. Параллельные (Bus Mouse), использующие системную шину. Bus

Mouse подключается к специальной карте расширения, входящей в комплект поставки мыши.

Параллельные мыши предпочтительнее в тех системах, где к компьютеру требуется подключить много периферийных устройств, особенно занимающих последовательные порты, и где компьютер подвержен

конфликтам прерываний периферийных устройств (Bus Mouse не использует прерывания).

Существует несколько стандартов последовательных мышей. Самым распространенным является стандарт МS-Mouse. Альтернативными стандартами являются PC-Mouse, используемый для трехкнопочных мышей фирмы Genius, и редко используемый PS/2. MS-Mouse и совместимые с ней PC-Mouse для работы требуют установки соответствующих драйверов. Большинство программного обеспечения для персональных компьютеров ориентировано на MS-Mouse. Стандарт PS/2 не требует подключения драйверов.

К основным тенденциям развития современных мышей можно отнести постепенный переход на шину USB, а также поиски в области эргономических усовершенствований. К ним можно отнести беспроводные (Cordless) мыши, работающие в радио- или инфракрасном диапазоне волн, а также мыши с дополнительными кнопками. Наиболее удачными решениями являются наличие между двумя стандартными кнопками колесика (мышь Microsoft IntelliMouse) или качающейся средней кнопки (мыши Genius NetMouse NetMouse Pro), которые используются для быстрой прокрутки документа под Windows 95/98/NT.

К наиболее известным производителям мышей относятся компании Genius, Logitech, Microsoft, Mitsumi и др.

Световое перо (light pen). Световое перо - это светочувствительное устройство, предназначенное для снятия координат точек экрана, ввода данных в информационную систему.

Световое перо, по форме напоминающее пишущую ручку, именуемое также пером предназначено для взаимодействия с экраном монитора. В наконечнике пера устанавливается фотоэлемент, который реагирует на световой сигнал, передаваемый экраном в точке прикосновения пера и момент этой реакции сообщается системе. Здесь сопоставляется время появления сигнала с синхросигналом развертки изображения. В результате, определяется положение светового пера на экране.

Световое перо не требует создания специального экрана или его покрытия, как у сенсорного устройства. Сказанное позволяет выделять точку, указываемую пользователем, и благодаря этому вводить информацию в систему.

Таким образом, можно записать и, затем, осуществить распознавание рукописного текста, нарисовать рисунок.

ДжойстикиДжойстик является координатным устройством ввода информации и

наиболее часто применяется в области компьютерных игр и компьютерных тренажеров.

Джойстики бывают:1. Аналоговые (обычно используются в компьютерных тренажерах); 2. Цифровые (в игровых компьютерах).

Аналоговые джойстики обеспечивают более точное управление, что очень важно для программных приложений, в которых объекты должны точно позиционироваться. Для удобства работы конструкция джойстика должна быть достаточно прочной и устойчивой. Джойстик подключают к внешнему разъему карты расширения, имеющей соответствующий порт.

Для подключения джойстика к компьютеру используют игровой порт. Игровой порт (или адаптер) может быть расположен на плате асинхронного последовательного адаптера, на плате мультипорта, на отдельной плате или системной плате компьютера. К одному игровому порту может быть подключено два джойстика. Разъем игрового порта имеет 15 выводов.

Трекбол (trackball) Трекбол (Trackball) - это устройство ввода информации, которое можно представить в виде перевернутой мыши с шариком большого размера. Принцип действия и способ передачи данных трекбола такой же, как и мыши. Наиболее часто используется оптико-механический принцип регистрации положения

шарика. Подключение трекбола, как правило, осуществляется через последовательный порт.

Основные отличия от мыши:- стабильность положения за счет неподвижного корпуса; - не нужна площадка для движения, так как позиция курсора

рассчитывается по вращению шарика. Первое устройство подобного типа было разработано компанией

Logitech. Миниатюрные трекболы получили сначала широкое распространение в портативных ПК. Встроенные трекболы могут располагаться в самых различных местах корпуса ноутбука, внешние крепятся специальным зажимом, а к интерфейсу подключаются кабелем. Большого распространения в ноутбуках трекболы не получили из-за своего недостатка постепенного загрязнения поверхности шара и направляющих роликов, которые бывает трудно очистить и, следовательно, вернуть трекболу былую точность. Впоследствии их заменили тачпады и трекпойнты.

Тачпад (Touchpad) и трекпойнт (Trackpoint)Трекпойнт (TrackPoint) - координатное устройство, впервые

появившееся в ноутбуках IBM, представляет собой миниатюрный джойстик с шершавой вершиной диаметром 5-8 мм. Трекпойнт расположен на клавиатуре между клавишами и управляется нажатием пальца.

Тачпад (TouchPad) представляет собой чувствительную контактную площадку, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора. В подавляющем большинстве современных ноутбуков применяется именно это указательное устройство, имеющее не самое высокое разрешение, но обладающее самой высокой надежностью из-за отсутствия движущихся частей.

TouchPad поддерживает следующие протоколы: 1. PS/2; 2. RS-232; 3. ADB - протокол, используемый компьютерами семейства Apple

Macintosh. В каждом из этих случаев TouchPad поддерживает индустриальный

стандарт "mouse" плюс собственные, специфические, расширенные протоколы. Поддержка "mouse" означает, что, при подключении к компьютеру TouchPad сразу можно использовать ее как обычную "мышку", без инсталляции ее собственного драйвера. После инсталляции драйвера пользователь получает целый набор дополнительных возможностей.

Дальнейшим развитием TouchPad является TouchWriter - панель TouchPad с повышенной чувствительностью, одинаково хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой и даже с ногтем. Эта панель позволяет вводить данные привычным для человека образом - записывая их ручкой. Кроме того, ее можно использовать для создания графических изображений или для подписывания документов.

СканерыСканер – это устройство ввода в персональный компьютер цветного и

черно-белого изображения с бумаги, пленки и т.п. Принцип действия сканера заключается в преобразовании оптического

сигнала, получаемого при сканировании изображения световым лучом, в электрический, а затем в цифровой код, который передается в компьютер. Подобное преобразование осуществляется с помощью CCD-чипа.

Сканеры разделяют на: 1. Черно-белые; 2. Цветные.

Черно-белые сканеры могут в простейшем случае различать только два значения - черное и белое, что вполне достаточно для чтения штрихового кода. Более сложные сканеры различают градации серого цвета.

Цветные сканеры работают на принципе сложения цветов, при котором цветное изображение получается путем смешения трех цветов: красного, зеленого и синего.

Технически это реализуется двумя способами:1. при сканировании цветной оригинал освещается не белым светом, а

последовательно красным, зеленым и синим. Сканирование осуществляется для каждого цвета отдельно, полученная информация предварительно обрабатывается и передается в компьютер;

2. в процессе сканирования цветной оригинал освещается белым цветом, а отраженный свет попадает на CCD-матрицу через систему специальных фильтров, разлагающих его на три компонента: красный, зеленый, синий, каждый из которых улавливается своим набором фотоэлементов.

А также сканеры делятся на:1. Ручные; 2. Барабанные;

3. Листовые; 4. Планшетные.

Ручные сканеры - это относительно недорогие устройства небольшого размера, удобны для оперативного сканирования изображений из книг и журналов. Ширина полосы сканирования обычно не превышает 105 мм, стандартное разрешение 300-400 dpi. К недостаткам ручного сканера можно отнести зависимость качества сканирования от навыков пользователя и невозможность одновременного сканирования относительно больших изображений.

В барабанном сканере сканируемый оригинал располагается на вращающемся барабане. В настоящее время используются только в типографском производстве.

В листовых сканерах носитель с изображением протягивается вдоль линейки, на которой расположены CCD- элементы. Ширина изображения как правило составляет формат А4, а длина ограничена возможностями используемого компьютера (чем больше изображение, тем больше размер файла, где хранится его цифровая копия).

Планшетные сканеры осуществляют сканирование в автоматическом режиме. Оригинал располагается в сканере на стеклянном листе, под которым головка чтения с CCD-элементами сканирует изображение построчно с равномерной скоростью. Размеры сканируемых изображений зависят от размера сканера и могут достигать размеров большого чертежного листа (А0). Специальная слайд-приставка позволяет сканировать слайды и негативные пленки. Аппаратное разрешение планшетных сканеров достигает 1200 dpi.

Сканеры подключаются к персональному компьютеру через специальный контроллер (для планшетных сканеров это чаще всего SCSI контроллер). Сканер всегда должен иметь соответствующий драйвер, так как только ограниченное число программных приложений имеет встроенные драйверы для общения с определенным классом сканеров.

Для Windows-программ чаще всего для связи компьютера со сканером используют стандарт TWAIN. TWAIN-совместимые сканеры обслуживаются такими программными продуктами как PhotoShop, CorelDraw, PageMaker, PhotoStyler, PicturePublihеr и др. Cканеры являются составной частью систем распознавания текста. С их помощью сначала сканируется текст с бумажного оригинала, а затем специальное программное обеспечение (например FineReader или CuneiForm) переводит графические символы в коды ASCII.

ДигитайзерыДигитайзер предназначен для профессиональных графических работ. С

помощью специального программного обеспечения он позволяет преобразовывать движение руки оператора в формат векторной графики. Первоначально дигитайзер был разработан для приложений систем автоматизированного проектирования, так как в этом случае необходимо определять и задавать точное значение координат большого количества точек. В отличие от мыши дигитайзер способен точно определять и обрабатывать

абсолютные координаты. Дигитайзер состоит из специального планшета являющегося рабочей

поверхностью и, кроме этого, выполняющего разнообразные функции управления соответствующим программным обеспечением, и светового пера или, чаще, кругового курсора, являющихся устройствами ввода информации.

Одной из разновидностей дигитайзера является графический или рисовальный планшет. Он представляет собой панель, под которой расположена электромагнитная решетка. Если провести по его поверхности специальным пером, то на экране монитора появится штрих. В планшете реализован принцип абсолютного позиционирования: изображение, нарисованное в левом

нижнем угла планшета, появится в левом нижнем углу экрана монитора. Обычно рисовальные планшеты имеют размеры коврика для мыши, но рабочая поверхность несколько меньше.

Имеются планшеты, обладающие чувствительностью к нажиму, с помощью которых, регулируя нажим, можно получать на экране линии различной толщины.

Специальная пластмассовая пленка, прилагаемая к планшету, позволяет копировать подложенные под нее изображения на бумажных оригиналах. Планшеты подключаются к последовательному порту персонального компьютера.

Графический планшет может иметь различные форматы: от А2 - для профессиональной деятельности и меньше - для более простых работ.

Сканирование фотографий или других плоских документов - дело сравнительно простое: оригинал кладется на стеклянную пластину планшетного сканера, закрывается крышка и производится пуск аппарата. Но сканирование в трех измерениях, определяющих наш мир, гораздо сложнее и требует большого труда, поэтому до сих пор задача эта для пользователей ПК

была почти неразрешима. Дигитайзер представляет собой

настольное устройство, способное отображать объекты небольших и средних размеров в виде точных трехмерных файлов. Внешне сканер напоминает миниатюрную зубоврачебную бормашину.

Примером может служить прибор для оцифровки трехмерных объектов MicroScribe-3D компании Immersion, который использует

современные достижения в различных отраслях технического прогресса.Компания Immersion разработала уникальную механическую технологию

оцифровки, которая компактна, доступна и легка в использовании. Каждое соединение использует цифровые оптические датчики, работа которых не зависит от любого относящегося к окружению влияния. Результат - универсальная система, которая может работать практически в любой среде и сканировать объекты из любого материала.

Но кроме этого, есть и другие технологии трехмерного сканирование:1. Ультразвуковое сканирование. 2. Магнитное сканирование. 3. Лазерные сканеры.

Из всех трехмерных технологий сканирования, ультразвуковые системы наименее точны, наименее надежны и наиболее восприимчивы к геометрическим искажениям. Вследствие того, что скорость звука зависит от воздушного давления, температуры и других атмосферных условий, эффективность ультразвуковых систем может изменяться вместе с погодой. Кроме того, они восприимчивы к работе различного оборудования, даже шуму ламп дневного света.

Магнитные трехмерные цифровые преобразователи работают на том же принципе, что и "ультразвуковые системы", т.е. используют магнитное поле. Они невосприимчивы к атмосферным изменениям и очень чувствительны к искажениям от близлежащего металла или магнитных полей. Металлические стулья, платы, компьютеры или другое оборудование, размещенные близко от магнитного цифрового преобразователя, исказит данные. Кроме того, такие системы нельзя использовать для оцифровки объектов с металлическими частями.

Лазерные сканеры в 10-100 раз дороже, чем системы механической оцифровки. Системы, использующие лазеры, имеют много ограничений. Объекты с отражающими или яркими поверхностями, большие объекты и объекты с вогнутыми поверхностями, которые затеняют прямой путь лазерного луча - главная проблема для лазерных систем.

Цифровая фотокамера Цифровая фотокамера отличается от обычного фотоаппарата тем, что изображение не фиксируется на фотопленке химическим путем, а воспринимается матрицей ПЗС, после чего записывается в микросхемы памяти фотокамеры. Матрица ПЗС ("Прибор с Зарядовой Связью") состоит из большого количества ячеек. Падающий на отдельный датчик ПЗС свет

создает на нем электрический заряд, величина которого определяется интенсивностью падающего света.

Изображение делится на множество ячеек, и каждая ячейка реального изображения соответствует ячейке ПЗС. Ячейки реагируют только на яркость, к цвету они безразличны, поэтому для получения цветного изображения перед матрицей ставят цветные фильтры. Каждый из пикселей регистрирует свет либо в красной, либо в зеленой, либо в синей части оптического спектра. Затем

изображение обрабатывается в процессоре, и на основе этих трех цветов восстанавливается вся картина.

Основной характеристикой цифровой фотокамеры является количество пикселей матрицы ПЗС. Для представленной фотокамеры это 2,1 млн. пикселей. Глубина цветопередачи для серого изображения 8 бит, для цветного изображения от 10 бит и выше. Разрешение 1600х1200 (интерполированное 2048х1536).

Файлы изображения хранятся в сжатом виде в формате JPEG. Сжатие уменьшает размер файла от десятых долей процента до ста раз. Процесс сжатия приводит к потерям в качестве изображения. В дорогих профессиональных камерах для хранения изображения используют несжатый формат TIFF или несжатый и необработанный формат RAW.

Для записи и хранения изображений используются либо встроенная память, либо сменные носители информации (Compact Flash (Type I, Type II) card, Ultra Compact Flash card и др. с объемом памяти от 8 Мбайт и выше). Основные требования к таким носителям - малые размеры и низкое энергопотребление. Для данной фотокамеры на входящей в комплект карте SM 8 Мбайт можно хранить до 8 снимков размером 1600х1200 или до 22 снимков размером 640х480. Изображение с фотокамеры поступает в компьютер, где происходит окончательная доводка картинки (ретушь, монтаж и т.д.), записывается во внешнюю память компьютера и распечатывается на принтере.

Устройства выводаДисплеи (мониторы)Одной из наиболее важных составных частей персонального

компьютера является его видеоподсистема, состоящая из монитора и видеоадаптера. Монитор предназначен для отображения на экране текстовой и графической информации, визуально воспринимаемой пользователем персонального компьютера. В настоящее время существует большое разнообразие типов мониторов. Их можно охарактеризовать следующими основными признаками:

Режим отображения:1. Растровые2. Векторные

В векторных дисплеях с регенерацией изображения на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) используется люминофор с очень коротким временем послесвечения. Такие дисплеи называют дисплеями с произвольным сканированием. Из-за того, что время послесвечения люминофора мало, изображение на ЭЛТ за секунду должно многократно перерисоваться или регенерироваться. Минимальная скорость регенерации должна составлять, по крайней мере, 30 (1/с), а предпочтительнее 40-50 (1/с). Скорость регенерации меньшая 30 приводит к мерцанию изображения.

Кроме ЭЛТ, для векторного дисплея необходим дисплейный буфер и дисплейный контроллер. Дисплейный буфер – непрерывный участок памяти, содержащий всю информацию, необходимую для вывода изображения на ЭЛТ. Функция дисплейного контроллера заключается в том, чтобы циклически

обрабатывать эту информацию со скоростью регенерации. Сложность рисунка ограничивается двумя факторами - размером дисплейного буфера и скоростью контроллера.

Для векторных дисплеев используется геометрический процессор (рис.1, первая схема). Геометрические данные, посылаемые ЦПУ графическому дисплею, обрабатываются до сохранения в дисплейном буфере, содержащий только те инструкции, которые необходимы генератору для вывода изображений. Контроллер считывает информацию из дисплейного буфера и посылает генератору. При достижении конца дисплейного буфера контроллер возвращается на его начало, и цикл повторяется снова.

При 1-й схеме используется двойная буферизация. Так как в такой конфигурации геометрический процессор не успевает сгенерировать сложное новое или измененное изображение во время одного цикла регенерации, то дисплейный буфер делится на две части. В то время как измененное изображение обрабатывается и записывается в одну половину буфера, дисплейный контроллер регенирирует ЭЛТ из другой половины буфера. При завершении изменения изображения буферы меняются ролями, и этот процесс повторяется. Таким образом, новое или измененное изображение может генерироваться каждый второй, третий, четвертый и т.д. циклы регенерации. Использование двойной буферизации предотвращает одновременный вывод части старого и части нового измененного изображения в течение одного и более циклов регенерации.

Во 2-й схеме геометрический процессор работает быстрее. В этом случае исходная геометрическая база данных, посланная из ЦПУ, сохраняется непосредственно в дисплейном буфере, а векторы обычно задаются в пользовательских координатах в виде чисел с плавающей точкой. Дисплейный контроллер за один цикл регенерации считывает информацию из дисплейного буфера, пропускает ее через геометрический процессор и результат передает генератору векторов. При таком способе обработки геометрические преобразования выполняются "на лету" в течение одного цикла регенерации.

Растровое устройство рассматривается как матрица дискретных ячеек (точек), каждая из которых может быть подсвечена, т.е. является точечно-рисующим устройством. Невозможно непосредственно нарисовать отрезок прямой из одной адресуемой точки или пиксела в матрице в другую

адресуемую точку. Отрезок можно только аппроксимировать последовательностями точек (пикселов), близко лежащих к реальной траектории отрезка. Эту идею иллюстрирует рисунок 2.

Отрезок прямой из точек получится только в случае горизонтальных, вертикальных или расположенных под углом 450 отрезков. Все другие отрезки будут выглядеть как последовательности ступенек. Это явление называется лестничным эффектом или эффектом ступенчатости.

Чаще всего для графических устройств с растровой ЭЛТ используется буфер кадра. Буфер кадра представляет собой большой непрерывный участок памяти компьютера. Для каждой точки или пиксела в растре отводится как минимум один бит памяти. Эта память называется битовой плоскостью. Для квадратного растра размером 512х512 требуется 218, или 262144 бита памяти в одной битовой плоскости. Из-за того, что бит памяти имеет только два состояния (двоичное 0 или 1), имея одну битовую плоскость, можно получить лишь черно-белое изображение. Битовая плоскость является цифровым устройством, тогда как растровая ЭЛТ - аналоговое устройство. Поэтому при считывании информации из буфера кадра и ее выводе на графическое устройство с растровой ЭЛТ должно происходить преобразование из цифрового представления в аналоговый сигнал. Такое преобразование выполняет цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). На рисунке 3 приведена схема графического устройства с черно-белой растровой ЭЛТ, построенного на основе буфера кадра с одной битовой плоскостью.

Цвета или полутона серого цвета могут быть введены в буфер кадра путем использования дополнительных битовых плоскостей. На рисунке 4 показана схема буфера кадра с N битовыми плоскостями для градации серого

цвета.

Интенсивность каждого пиксела на ЭЛТ управляется содержимым соответствующих пикселов в каждой из N битовых плоскостей. В соответствующую позицию регистра загружается бинарная величина (0 или 1) из каждой плоскости. Двоичное число, получившееся в результате, интерпретируется как уровень интенсивности между 0 и 2N- 1. Буфер кадра с тремя битовыми плоскостями для растра 512х512 занимает 786432 (3*512*512) битов памяти.

Число доступных уровней интенсивности можно увеличить, незначительно расширив требуемую для этого память и воспользовавшись таблицей цветов, как схематично показано на рисунке 5.

После считывания из буфера кадра битовых плоскостей получившееся число используется как индекс в таблице цветов. В этой таблице должно содержаться 2N. Каждый ее элемент может содержать W бит, причем W может быть больше N.

Поскольку существует три основных цвета, можно реализовать простой цветной буфер кадра с тремя битовыми плоскостями, по одной для каждого из основных цветов. Каждая битовая плоскость управляет индивидуальной электронной пушкой для каждого из трех основных цветов. Три основных цвета, комбинируясь на ЭЛТ, дают восемь цветов. Схема простого цветного растрового буфера показана на рисунке 6. Чтобы увеличить количество цветов для каждой из трех цветовых пушек используется дополнительные битовые плоскости. Тип экрана:

1. Дисплеи на основе ЭЛТ; 2. Жидкокристаллические (ЖК); 3. Плазменные. Чтобы понять принципы работу растровых дисплеев и векторных

дисплеев с регенерацией, нужно иметь представление о конструкции ЭЛТ и методах создания видеоизображения.

На рисунке 7 схематично показана ЭЛТ, используемая в видеомониторах.

Катод (отрицательно заряженный) нагревают до тех пор, пока

возбужденные электроны не создадут расширяющегося облака (электроны отталкиваются друг от друга, так как имеют одинаковый заряд). Эти электроны притягиваются к сильно заряженному положительному аноду. На внутреннюю сторону расширенного конца ЭЛТ нанесен люминофор. Облако электронов с помощью линз фокусируется в узкий, строго параллельный пучок, и луч дает яркое пятно в центре ЭЛТ. Луч отклоняется или позиционируется влево или вправо от центра и (или) выше или ниже центра с помощью усилителей горизонтального и вертикального отклонения. Именно в данный момент проявляется отличие векторных и растровых дисплеев. В векторном дисплее электронный луч может быть отклонен непосредственно из любой произвольной позиции в любую другую произвольную позицию на экране ЭЛТ (аноде). Поскольку люминофорное покрытие нанесено на экран ЭЛТ сплошным слоем, в результате получается почти идеальная прямая. В отличие от этого в растровом дисплее луч может отклоняться только в строго определенные позиции на экране, образующие своеобразную мозаику. Эта мозаика составляет видеоизображение. Люминофорное покрытие на экране растровой ЭЛТ тоже не непрерывно, а представляет собой множество тесно расположенных мельчайших точек, куда может позиционироваться луч, образуя мозаику.

Экран ЖК-дисплея состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые изменяют свои оптические свойства в зависимости от прилагаемого электрического заряда. Жидкие кристаллы сами не светятся, поэтому ЖКД нуждаются в подсветке или во внешнем освещении. Основным достоинством ЖКД являются их габариты (экран плоский). К недостаткам можно отнести недостаточное быстродействие при изменении изображения на экране, что особенно заметно при перемещении курсора мыши, а также зависимость резкости и яркости изображения от угла зрения.

ЖК-дисплеи обладают неоспоримыми преимуществами перед конкурирующими устройствами отображения:

1.Размеры. ЖК-дисплеи отличаются малой глубиной и небольшой массой и поэтому их более удобно перемещать и устанавливать, чем ЭЛТ-мониторы, у которых размер в глубину приблизительно равен ширине.

2.Энергопотребление. ЖК-дисплей потребляет меньшую мощность, чем ЭЛТ-монитор с сопоставимыми характеристиками.

3.Удобство для пользователя. В ЭЛТ электронные лучи при развертке движутся по экрану, обновляя изображение. Хотя в большинстве случаев можно установить такую частоту регенерации (число обновлений экрана электронными лучами в секунду), что изображение выглядит стабильным, некоторые пользователи все же воспринимают мерцание, способное вызвать быстрое утомление глаз и головную боль. На экране ЖК-дисплея каждый пиксел либо включен, либо выключен, так что мерцание отсутствует. Кроме того, для ЭЛТ-мониторов характерно в небольших количествах электромагнитное излучение; в ЖК-мониторах такого излучения нет.

Недостаток - высокая цена. Еще одно достижение, которое повлекло к снижению цен – применение

технологии панелей на супертвистированных нематических кристаллах (dual supertwist nematic, DSTN). DSTN-дисплеи всегда были дешевле, чем ЖК-устройства на тонкопленочных транзисторах (thin-film transistors, TFT), но несколько уступали им по качеству: DSTN-дисплеи не обеспечивают такой контрастности и четкости, как матрицы TFT, а их медленная реакция приводит к мерцанию и появлению повторных изображений на экране, особенно при отображении движущихся объектов. Однако фирма Sharp, крупнейший поставщик DSTN-панелей, недавно провела презентацию панели, в которой используется разработанная ею технология HCA (High-Contrast Addressing - высококонтрастная адресация).

HCA-панели обеспечивают такую же контрастность изображения, как TFT-матрицы, и почти не уступают им по скорости реакции при воспроизведении видео. Фирма Arithmos разработала процессор визуализации для DSTN-панелей, который позволяет еще более улучшить качество изображения.

В ЖК-дисплеях угол обзора не только мал, но и асимметричен: обычно он составляет 45o по горизонтали и +15...-30 по вертикали. Излучающие дисплеи, такие как электролюминесцентные, плазменные и на базе ЭЛТ, как правило, имеют конус обзора от 80 до 90 по обеим осям. Хотя в последнее время на рынке появились модели ЖК-дисплеев с увеличенным углом обзора 50-60o.

Hitachi при создании своего нового дисплея SuperTFT воспользовалась иной технологией - IPS. Как известно, в обычных ЖК-дисплеях молекулы жидкого кристалла меняют свою ориентацию с горизонтальной на вертикальную под воздействием электрического поля, а адресующие электроды помещаются на две расположенные друг против друга стеклянные подложки. В IPS(in-plane switching)-дисплеях, наоборот, происходит чередование двух углов в горизонтальной плоскости, причем оба электрода находятся на одной из подложек. В результате угол обзора как по горизонтальной, так и по вертикальной оси достигает 70o.

Газоплазменные мониторы состоят из двух пластин, между которыми находится газовая смесь, светящаяся под воздействием электрических импульсов. Такие мониторы не имеют недостатков, присущих ЖКД, однако их нельзя использовать в переносных компьютерах с аккумуляторным и батарейным питанием, так как они потребляют большой ток.

Характеристики дисплеевРазмер по диагонали (расстояние от левого нижнего до правого

верхнего угла экрана) приводится в дюймах.Теневая маска (Dot Pitch) экрана. Единицей измерения является

расстояние между отверстиями маски в мм. Чем меньше это расстояние и чем больше отверстий, тем выше качество изображения. Этот параметр часто отождествляют с зерном экрана монитора (обычно от 0.25 до 0.31 мм);

Разрешение измеряется в пикселах (точках), помещающихся по горизонтали и вертикали видимой части экрана. В настоящее время наиболее распространены мониторы с расширением не менее 1024*768 пикселей;

Кинескоп. Наиболее предпочтительны следующие типы кинескопов:

Black Trinitron, Black Matrix и Black Planar. Данные кинескопы очень контрастны, дают отличное изображение, однако их люминофор чувствителен к свету, что может сократить срок службы монитора. К тому же при работе с контрастным монитором быстрее устают глаза;

Потребляемая мощность. У мониторов с диагональю 14" потребляемая мощность не должна превышать 60 Вт, иначе повышается вероятность теплового перегрева монитора, что сокращает срок его службы. У более крупных мониторов потребляемая мощность соответственно выше;

Антибликовое покрытие. Для дешевых мониторов используют пескоструйную обработку поверхности экрана. При этом качество изображения ухудшается. В дорогих мониторах на поверхность экрана наносится специальное химическое вещество, обладающее антибликовыми свойствами;

Защитные свойства монитора. В настоящее время распространены мониторы с низким уровнем излучения (LR-мониторы). Они отвечают нормам стандарта MPRI или MPRII.

Цветность. Цветные и монохромные. Частота кадров (обычно от 50 до 100 Гц).Все современные аналоговые мониторы условно можно разделить на

следующие типы: 1. с фиксированной частотой развертки; 2. с несколькими фиксированными частотами; 3. и многочастотные (мультичастотные). Мультичастотные мониторы обладают способностью настраиваться на

произвольные значения частот синхронизации из некоторого заданного диапазона, например, 30-64 кГц для строчной и 50-100 Гц для кадровой развертки. Разработчиками мониторов данного типа является фирма NEC. В названии таких мониторов присутствует слово Multisync. Эти мониторы относятся к наиболее распространенному типу мониторов с электронно-лучевой трубкой.

Видеодиапазон (обычно от 65 до 200 МГц).Видеосигнал: Цифровой и аналоговый. Под цифровыми мониторами понимаются устройства отображения

зрительной информации на основе электронно-лучевой трубки, управляемой цифровыми схемами. К цифровым относятся монохромные мониторы, снабженные видеоадаптерами стандартов MDA и Hercules, цветные RGB-мониторы, предназначенные для подключения к видеоадаптеру стандарта EGA. Монохромные мониторы способны отображать на экране только темные и светлые точки, иногда точки могут различаться интенсивностью. Hercules-мониторы имеют разрешение до 728*348 пикселов, небольшие габариты и вес. Блок развертки монитора получает синхроимпульсы от соответствующего видеоадаптера. RGB-мониторы способны отображать 16 цветов, однако разрешение экрана у них меньше, чем у Hercules-мониторов.

Электронно-лучевая трубка мониторов данного типа управляется аналоговыми сигналами поступающими от видеоадаптера. Принцип работы электронно-лучевой трубки монитора такой же, как у телевизионной трубки.

Аналоговые мониторы способны поддерживать разрешение стандарта VGA (640*480) пикселов и выше.

Дисплеи обладают также такими характеристиками: функция управления растром, система энергосбережения, защита от излучения, вес, габариты, потребляемая мощность.

ПринтерыПринтеры в зависимости от порядка формирования изображения

подразделяются на последовательные, строчные и страничные. Принадлежность принтера к той или иной группе зависит от того, формирует ли он на бумаге символ за символом или сразу всю строку, а то и целую страницу.

По физическому принципу действия принтеры делятся на матричные, струйные и лазерные.

Матричный принтер имеет печатающую головку, представляющую собой матрицу из отдельных иголочек. Таким образом, на бумаге образуются символы, состоящие из точек-отпечатков, оставляемых ударами иголочек по красящей ленте. В зависимости от конструкции печатающая головка матричного принтера может иметь 9, 18 иголок или 24 иголки.

Печатающие головки струйных принтеров вместо иголок содержат тоненькие трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются капельки чернил. Печатающая головка струйного принтера содержит от 12 до 64 сопел, диаметры которых тоньше человеческого волоса. Известно несколько принципов действия струйных печатающих головок. В одной из конструкций на входном конце каждого сопла расположен маленький резервуар с чернилами. Позади резервуара располагается нагреватель (тонкопленочный резистор).Когда резистор нагревается проходящим по нему током до температуры 500 градусов, окружающие его чернила вскипают, образуя пузырёк пара. Этот расширяющийся пузырек выталкивает из сопла капли чернил диметром 50...85 мкм со скоростью около 700 км/час.

В другой конструкции печатающей головки источником давления служит мембрана, приводимая в движение пьезоэлектрическим способом.

В матричных и струйных принтерах электромеханические устройства перемещают печатающую головку и бумагу так, чтобы печать происходила в нужном месте.

В отличие от матричных в струйных принтерах пишущее устройство не находится в постоянном соприкосновении с твёрдой поверхностью, а потому изнашивается не скоро и работает практически бесшумно.

Важнейшей особенностью струйной печати является возможность создания высококачественного цветного изображения.

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения. Процесс печати включает в себя создание невидимого рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с последующей его визуализацией. Визуализация осуществляется с помощью частиц сухого порошка - тонера, наносимого на бумагу. Тонер представляет собой частички железа, покрытые пластиком. Наиболее важными частями лазерного принтера являются полупроводниковый барабан, лазер и прецизионная оптико-механическая система, перемещающая луч.

Лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном полупроводниковом барабане.

Поверхности барабана предварительно сообщается некоторый статический заряд. Для получения изображения на барабане лазер должен включаться и выключаться, что обеспечивается схемой управления. Вращающееся зеркало служит для разворота луча лазера в строку, формируемую на поверхности барабана. Поворот барабана на новую строку осуществляет прецизионный шаговый двигатель. Это смещение определяет разрешающую способность принтера и может составлять, например, 1/300, 1/600 или 1/1200 часть дюйма.

Процесс развертки изображения на барабане во многом напоминает построение изображения на экране монитора (создание растра). Когда луч лазера попадает на предварительно заряженный барабан, заряд "стекает" с освещенной поверхности. Таким образом, освещаемые и неосвещаемые лазером участки барабана имеют разный заряд.

В результате сканирования всей поверхности полупроводникового барабана на нем создается скрытое (электронное, невидимое для человека) изображение.На следующем этапе работы принтера происходит проявление изображения, то есть превращение скрытого электронного изображения в видимое изображение. Заряженные частицы тонера притягиваются только к тем местам

барабана, которые имеют противоположный заряд по отношению к заряду тонера.

Когда видимое изображение на барабане построено, и он покрыт тонером в соответствии с оригиналом, подаваемый лист бумаги заряжается таким

образом, что тонер с барабана притягивается к бумаге. Прилипший порошок закрепляется на бумаге за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления.

Кроме лазерных принтеров существуют светодиодные принтеры, которые получили своё название из-за того, что полупроводниковый лазер в них заменен линейкой светодиодов. В этом случае не требуется сложная механическая система вращения зеркала. Изображение одной строки на полупроводниковом барабане формируется одновременно.

Характеристики Тип принтераМатричный Струйный Лазерный

Разрешающая способность, dpi 60...240 300...720 300...1200

Производительность (листов А4 в минуту) 2 1...8 4...16

ПлоттерыПлоттер – устройство отображения, предназначенное для вывода данных

в графической форме на бумагу, пластик, фоточувствительный материал или иной носитель путем черчения, гравирования, фоторегистрации или иным способом.

Плоттер (графопостроитель) - это устройство автоматического построения диаграмм или других изображений, вырисовываемых линиями.

Различают:1. Планшетные графопостроители (flatbed plotter) для формата А3 -

А2, с фиксацией листа электростатическим способом и пишущим узлом, перемещающимся в двух координатах (на плоскости);

2. барабанные графопостроители (drum plotter) с носителем, закрепляемым на вращающемся барабане;

3. рулонные или роликовые графопостроители (roll-feed plotter) с чертежной головкой, перемещающейся в одном направлении при одновременном перемещении носителя в перпендикулярном ему направлении. Ширина бумаги формата А1 или А0. Такие плоттеры используют рулоны бумаги длиной до нескольких десятков метров.

Плоттеры изготавливаются в напольном (floor) и настольном (table) исполнении.

По принципу построения изображения подразделяются на:1. Векторные графопостроители (vector plotter); 2. Растровые графопостроители (raster plotter). Векторные графопостроители создают изображение с помощью

шариковых, перьевых рапидографов, фломастера, карандаша. В настоящее время практически сняты с производства.

Растровые графопостроители, наследуя конструктивные особенности принтеров, создают изображение путем построчного воспроизведения.

По способу печати растровые графопостроители подразделяются на:- электростатические графопостроители (electrostatic plotter) с

электростатическим принципом воспроизведения; - струйные графопостроители (ink-jet plotter), основанными на принципе

струйной печати (выдавливании красящего вещества через сопла форсунок); - лазерные графопостроители (laser plotter), воспроизводящие

изображение с использованием луча лазера; - светодиодные графопостроители (LED-plotter), отличающиеся от

лазерных способом перенесения изображения с барабана на бумагу; - термические графопостроители (thermal plotter); - микрофильм-плоттеры, фотоплоттеры (microfilm-plotter, photographic

film recorder, photo plotter) с фиксацией изображения на светочувствительном материале.

Основные конструктивные и эксплуатационные характеристики графопостроителей, кроме названных выше: формат воспроизводимого изображения-оригинала, варьирующего обычно от А4 до А0 для графопостроителей планшетного типа или измеряемого рабочей длиной барабана и максимальной длиной рулона (до нескольких десятков метров), размер рабочего поля (plotting area), точность (accuracy), разрешение растровых графопостроителей (обычно в переделах 300-2500 dpi), скорость прорисовки (plotting speed) или изготовления единицы продукции заданного формата, наличие или отсутствие собственной памяти (буфера), программное обеспечение (драйверы, программы растеризации), наличие сетевой платы. Некоторые модели графопостроителей комплектуются или могут оснащаться насадками, дополняющими их функциями сканера.

Плоттеры различаются также по типу пишущего узла:1. Пишущий узел перьевого типа (Pen-plotter). Они используют специальные

фломастеры или ручки с возможностью их автоматической замены; 2. Пишущим узлом струйного типа; 3. использующие эффект притягивания частиц краски электростатическим

зарядом. Большинство струйных аппаратов обеспечивают печать графических

файлов формата TIFF, BMP, PCX. Стандартным языком управления для плоттеров является HP-GL (Hewlett-Packard Grafics Language), а типовым интерфейсом - последовательный RS232 (скорость передачи данных - до 38,4 Кбайт/с).

На базе перьевых плоттеров было создано еще одно периферийное устройство - cutter, в котором пишущий узел заменен на режущий инструмент. Такое устройство использует специальную полимерную пленку или бумагу на самоклеющейся основе и применяется для создания рекламно-информационной продукции (ярлыки, наклейки и т.п.).

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

Лабораторная работа N 1

«Построение фигур в CorelDRAW».

Объектно-ориентированный подход в редакторе CorelDRAW

CorelDRAW представляет собой интегрированный объектно-ориентированный пакет программ для работы с иллюстративной графикой.

Под словами "интегрированный пакет" следует понимать, что CorelDRAW представляет собой не одиночную программу, ориентированную на решение какой-либо одной четко поставленной задачи, а совокупность программ (пакет), ориентированных на решение множества различных задач, возникающих при работе пользователя в определенной прикладной области, а именно в области иллюстративной графики.

Интегрированностъ пакета следует понимать в том смысле, что входящие в него программы могут легко обмениваться данными или последовательно выполнять различные действия над одними и теми же данными. Таким образом, достигается многофункциональность пакета, возможности разных программ объединяются, интегрируются в единое целое, представляющее собой нечто большее, чем сумму своих составных частей.

Иллюстративная графика представляет собой прикладную ветвь машинной графики, сравнительно недавно выделившуюся в достаточно автономное направление, наряду с графикой деловой, научной и инженерной. К области иллюстративной графики относятся в первую очередь рисунки, коллажи, рекламные объявления, заставки, постеры - все, что принято называть художественной продукцией. Объекты иллюстративной графики отличаются от объектов других прикладных областей своей первичностью - они не могут быть построены автоматически по некоторым исходным данным, без участия художника или дизайнера. В отличие от них такие графические изображения, как диаграммы (деловая графика), чертежи и схемы (инженерная графика), графики функций (научная графика), представляют собой лишь графический способ представления первичных исходных данных - как правило, таблицы (или аналитической модели, представленной в другой форме). В этом состоит их вторичность, производность.

Термин "объектно-ориентированный" следует понимать в том смысле, что все операции, выполняющиеся в процессе создания и изменения изображений, пользователь проводит не с изображением в целом и не с его мельчайшими, атомарными частицами (пикселами точечного изображения), а с объектами - семантически нагруженными элементами изображения. Начиная со стандартных объектов (кругов, прямоугольников, текстов и т. д.), пользователь может строить составные объекты (например, значок в рассмотренном выше примере) и манипулировать с ними как с единым целым. Таким образом, изображение становится иерархической структурой, на самом верху которой находится иллюстрация в целом, а в самом низу - стандартные объекты.

Вторая особенность объектной ориентации пакета состоит в том, что каждому стандартному классу объектов ставится в соответствие уникальная совокупность управляющих параметров или атрибутов класса. Если мы говорим о прямоугольнике высотой 200 мм и шириной 300 мм, залитого синим цветом, обведенного желтой линией шириной 3 пункта, центр которого расположен в 150 мм по вертикали и в 250 мм по

горизонтали от левого нижнего угла страницы, а угол наклона длинной стороны к горизонтали составляет 32°, мы имеем дело с экземпляром класса - объектом, для которого зафиксированы значения управляющих параметров.

Третья особенность объектной ориентации пакета состоит в том, что для каждого стандартного класса объектов определен перечень стандартных операций. Например, описанный выше прямоугольник можно развернуть, масштабировать, закруглить ему углы, преобразовать его в объект другого класса - замкнутую кривую.

Объектная ориентация CorelDRAW дает пользователю почти неограниченную гибкость в работе. Можно выделять отдельные объекты изображения и модифицировать их на любом этапе работы, что невозможно ни при работе с точечными изображениями, ни при использовании традиционных инструментов художника - бумаги, кисти, пера, красок, карандашей.

Рабочая среда и интерфейс пользователя

Запуск CorelDRAW выполняется стандартными для Windows способам с помощью главного меню. После запуска программы на экране раскрывается представленное на рис. 1.1 главное окно CorelDRAW с основными элементами пользовательского интерфейса.

Строка меню Стандартная панель инструментов

Рис. 1.1. Рабочая среда пользователя CorelDRAW

В левой части рабочего пространства расположен специфический для продуктов фирмы Corel элемент интерфейса - так называемая панель инструментов (Toolbox). Формально являясь просто одной из множества инструментальных панелей программы, фактически она предназначена для выбора рабочего режима и поэтому используется чаще других. Выбор режима осуществляется щелчком мышью на одной из кнопок панели

инструментов - это называется выбором инструмента. С выбора инструментов начинаются практически все действия пользователя с объектами изображения.

Далее везде, где упоминается просто "панель инструментов", имеется в виду именно эта панель, содержащая в себе основные инструменты пользователя.

Некоторые кнопки инструментов снабжены треугольником в нижнем правом углу. Это - указатель, что на самом деле с кнопкой связан не один, а несколько инструментов. Чтобы увидеть их все, после выполнения щелчка следует задержать кнопку мыши в нажатом состоянии - на экране раскроется панель конкретного инструмента. На рис. 1.2 представлена панель, раскрывающаяся кнопкой нижнего из инструментов - Fill (Заливка).

Рис. 1.2. Панель инструмента Fill (Заливка) в раскрытом состоянии (см. сноску на рис. 1.1)

В расположенной под строкой меню стандартной панели инструментов (Toolbar) расположены элементы управления, соответствующие наиболее часто выполняемым командам: открытию, сохранению и закрытию файлов иллюстраций, операциям с системным буфером обмена, режимам и масштабу просмотра иллюстраций.

Ниже стандартной панели инструментов по умолчанию располагается панель атрибутов (Property Bar). Она представляет собой совокупность элементов управления, соответствующих управляющим параметрам выделенного объекта и стандартным операциям, которые можно выполнить над ним с помощью выбранного инструмента. Содержимое панели атрибутов постоянно меняется. В версии CorelDRAW 9 она является основным рабочим инструментом пользователя.

Вдоль правой границы окна расположена экранная палитра цветов (Color Palette). Она применяется для задания цвета заливки и обводки объектов иллюстрации.

У нижнего края окна CorelDRAW находится строка состояния (Status Bar). В ней в процессе работы выводятся сведения о выделенном объекте и много вспомогательной информации о режиме работы программы.

Создание нового документа

По умолчанию после запуска программы CorelDRAW всегда открывается окно документа. Если программа запускалась не щелчком на значке файла, ассоциированного с CorelDRAW, это будет новый документ. Если в процессе работы потребуется создать еще один новый документ, выберите команду New меню File (Файл) или просто щелкните кнопку New (Новый документ), расположенную на левом краю стандартной панели инструментов. В результате раскроется новое окно документа CorelDRAW с чистой печатной страницей.

ПРИМЕЧАНИЕ. Далее в тех случаях, когда придется ссылаться на команду меню, в такой ссылке будут последовательно перечислены названия меню, подменю и собственно команды. Например. File > New (Файл > Новый документ).

Изменение параметров страницы и единиц измерения

После создания нового документа иногда требуется изменить принятые по умолчанию размеры печатной страницы. Эта операция выполняется при помощи элементов панели атрибутов, внешний вид которой для ситуации, когда на рисунке не выделено ни одного объекта, представлен на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Панель атрибутов при отсутствии выделенных объектов

Размер печатных страниц документа выбирается с помощью раскрывающегося списка Paper Type/Size (Тип/Формат бумаги), расположенного в самой левой позиции панели атрибутов. Размер печатной страницы не обязательно должен соответствовать формату бумаги, на которой потом будет распечатана иллюстрация. Достаточно, чтобы он не превышал размеров листа. Если размер печатной страницы будет меньше размеров листа бумаги, то вокруг иллюстрации будут чистые поля.

Составные элементы изображения

Прямоугольники

На рис. 1.4 представлено несколько экземпляров объектов, относящихся к классу прямоугольников.

Рис. 1.4. Экземпляры класса прямоугольников

Самый верхний из представленных объектов - "классический" прямоугольник. Именно так выглядят прямоугольники сразу после создания. Второй (расположенный ниже) объект после создания был повернут на 45°, от чего, конечно, прямоугольником быть не перестал. У третьего объекта после создания были закруглены три из четырех углов, а самый

нижний из объектов после закругления угла был еще подвергнут операции скоса. Как видите, по внешнему виду далеко не всегда легко отличить прямоугольник от других объектов. Однако существует надежный способ - выделить подозрительный объект щелчком мыши и посмотреть на строку состояния. Если там появится сообщение (Прямоугольник на слое 1) - это прямоугольник.

Рамкой выделения называется группа из восьми маркеров (небольших квадратов с черной заливкой), обозначающих на экране габариты выделенного объекта или нескольких объектов. В центре рамки выделения находится маркер центра в виде косого крестика. Элементы рамки выделения используются при преобразованиях объектов.

На панели атрибутов представлены элементы управления, содержащие параметры модели объекта (в данном случае - прямоугольника), и кнопки, позволяющие выполнять стандартные действия над объектами этого класса.

Координаты, середины. Два поля, содержащие точные значения координаты середины прямоугольника в текущей системе координат (обычно связанной с левым нижним углом страницы). Введя в эти поля новые значения, можно переместить прямоугольник.

Высота и ширина. Значения в этих полях управляют геометрическими размерами прямоугольника. Меняя их, можно сделать прямоугольник больше или меньше. Строго говоря, в этих полях указываются не размеры объекта, а его габариты, то есть размеры рамки выделения для этого объекта. Отличие состоит в том, что стороны этой рамки всегда параллельны осям координат. Поэтому, например, для квадрата, повернутого на угол 45°, значения ширины и высоты будут равны длине его диагонали.

Коэффициенты, масштабирования. В этих двух полях содержатся коэффициенты линейного растяжения или сжатия объекта. Меняя их, можно выполнять соответствующее преобразование объекта.

Блокировка раздельного масштабирования. Если эта кнопка нажата, растяжение и сжатие объекта вдоль одной из сторон будет приводить к пропорциональному растяжению и сжатию вдоль второй стороны.

Угол поворота. В этом поле содержится значение управляющего параметра операции поворота объекта

Коэффициенты закругления углов. В этих полях содержатся значения, характеризующие относительные величины радиуса закругления каждого из углов прямоугольника. Значения выражены в процентах, за 100 % принята половина длины короткой стороны прямоугольника.

Блокировка раздельного закругления углов. Если эта кнопка нажата, изменение любого из четырех коэффициентов закругления приведет к автоматическому изменению остальных коэффициентов на ту же величину.

Применение клавиш-модификаторов при построении прямоугольников

Если строить прямоугольник, описанным ранее способом, но в процессе перетаскивания указателя мыши по диагонали будущего объекта удерживать нажатой клавишу CTRL, то при этом абрис строящегося объекта независимо от направления перемещения мыши остается строго квадратным. Это - самый простой способ построения квадратов в CorelDRAW.

Клавиша CTRL выполняет функции ограничителя не только в этой ситуации - в большинстве случаев при построении новых или преобразовании ранее построенных

объектов удерживание ее в нажатом состоянии приводит либо к жесткому связыванию значений отдельных атрибутов объекта, либо к замене непрерывного интервала на ряд фиксированных значений. Например, если поворот объекта осуществляется при нажатой клавише CTRL, то вместо плавного движения объект будет перемещаться "скачками" по 15°.

Перетаскивание указателя мыши с удерживанием нажатой клавиши SHIFT. При этом, если все ранее построенные прямоугольники располагались так, что в точке начала перетаскивания указателя мыши оказывался угол, то теперь там оказался маркер середины. Этот прием очень удобен, когда заранее задано, где должен располагаться центр прямоугольника.

Оба модификатора можно использовать совместно, то есть если при перетаскивании указателя инструмента Rectangle (Прямоугольник) одновременно удерживать нажатыми клавиши CTRL и SHIFT, то будет построен квадрат "от середины".

Закругление углов прямоугольника

Если выбрать в панели инструментов инструмент Shape (Форма), переместить его указатель на любой из расположенных в углах прямоугольника узлов и перетащить его вдоль любой из сторон прямоугольника, то по мере удаления указателя мыши от угла прямоугольника все четыре угла начинают закругляться, причем чем дальше перетаскивается указатель, тем больше становится радиус закругления (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Закругление углов прямоугольника инструментом Shape (Форма)

На самом деле выбирать в панели инструментов инструмент Shape (Форма) даже не обязательно. При наведении указателя инструмента Rectangle (Прямоугольник) на один из узлов, расположенных в углах прямоугольника, форма указателя меняется, сообщая пользователю о том, что временно активизирован инструмент Shape (Форма). При смещении указателя с узла восстанавливается активность инструмента Rectangle (Прямоугольник). Указатель инструмента меняется и при наведении его на маркеры рамки.

Для закругления только одного из его углов прямоугольника необходимо навести указатель инструмента Rectangle (Прямоугольник) на узел, расположенный в правом верхнем углу прямоугольника, и перед началом перетаскивания узла щелкнуть мышью.

После щелчка сбрасывается выделение всех узлов, кроме того, на котором был выполнен щелчок. Теперь перетаскивание узла приводит к закруглению только выделенного угла прямоугольника.

Перетаскивать узел вдоль короткой стороны прямоугольника можно "до упора". При этом один из пары узлов, образовавшейся из углового узла прямоугольника, перемещается мышью, а второй движется синхронно с ним вдоль смежной стороны. Перемещение прекращается, когда один из узлов (неважно который) достигнет середины стороны прямоугольника.

Максимальный радиус закругления угла прямоугольника (100 %) равен половине длины его короткой стороны.

Щелчком мыши можно перевести на панели атрибутов кнопку блокировки раздельного закругления углов в отжатое положение. При введении в левое нижнее поле из группы коэффициентов закругления углов значение 50 и щелкании на любое другое поле той же панели, то закруглится левый нижний угол прямоугольника.

Эллипсы

Так же как класс объектов "Прямоугольник" намного шире геометрического понятия "прямоугольник", класс объектов "Эллипс" включает в себя объекты, с геометрической точки зрения эллипсами не являющиеся, а именно секторы и дуги эллипсов, которые получаются из эллипса приемами, аналогичными закруглению углов прямоугольника.

В геометрии размеры эллипса определяются размерами его полуосей, в CorelDRAW - размерами габаритного прямоугольника (совпадающего с рамкой выделения). Эллипс касается рамки выделения в тех местах, где у нее располагаются четыре средних маркера сторон (рис. 1.6). У построенного эллипса имеется только один узел.

Рис. 1.6. Панель атрибутов для эллипсов

Большинство элементов панели атрибутов аналогично атрибутам прямоугольников. Однако есть атрибуты, которые специфичны для эллипсов.

Ellipse (Эллипс). Эта кнопка нажата в том случае, когда выделен объект, являющийся эллипсом. Нажатие этой кнопки при предварительном выделении сектора или дуги преобразует их в замкнутый эллипс.

Sector (Сектор). Эта кнопка нажата, когда выделен сектор. Ее нажатие преобразует в секторы эллипсы и дуги.

Arc (Дуга). Эта кнопка нажата, когда выделена дуга. Ее нажатие преобразует в дуги эллипсы и секторы.

Начало и конец дуги. В этих двух счетчиках содержатся значения направляющих углов радиусов, соединяющих центр сектора или дуги соответственно с начальной и конечной точкой дуги. Направляющие углы задаются в системе координат, связанной с порождающим сектор или дугу эллипсом. Начало отсчета этой системы связано с центром эллипса, а начальный луч (0°) соединяет центр и ту точку эллипса, которая находилась правее всех остальных в момент его построения.

Направление дуги. Эта кнопка позволяет выбирать, которая из двух дуг, получившихся в результате разбиения эллипса на две части, будет построена - идущая по часовой или против часовой стрелки от начального радиуса к конечному.

Эллипсы, дуги и секторы

Если выбрать в панели инструментов инструмент Ellipse (Эллипс) и протащить указатель инструмента по диагонали габаритной рамки будущего эллипса, то произойдет изменение сообщений в строке состояния и значений в панели атрибутов в процессе протаскивания и после отпускания кнопки мыши на рисунке появляется эллипс в рамке выделения.

Клавиши-модификаторы работают с инструментом Ellipse (Эллипс) точно так же, как с инструментом Rectangle (Прямоугольник). Удерживая нажатой клавишу CTRL, можно построить не эллипс, а правильный круг, а клавиша SHIFT позволяет строить эллипс, растягивая его не от угла, а от середины габаритного прямоугольника. При удерживании

одновременно обеих клавиш-модификаторов будет строиться круг от центра. Освобождать клавиши-модификаторы следует только после отпускания кнопки мыши.

При нахождении узла построенного эллипса и перемещении на него указатель мыши, указатель инструмента Ellipse (Эллипс) должен смениться указателем инструмента Shape (Форма). Если нажать кнопку мыши и сместить узел в направлении к центру габаритного прямоугольника, а затем, не выходя за границу эллипса, - по часовой стрелке (рис. 1.6, нижний рисунок), то после отпускания кнопки мыши эллипс будет преобразован в сектор. При этом в строке состояния и панели атрибутов будут отображаться центральный угол сектора и направления ограничивающих его радиусов.

Если при построении эллипса повторить описанную в предыдущем шаге последовательность действий, только на этот раз перемещать узел эллипса не внутри него, а снаружи, то в результате будет построена дуга эллипса, а не сектор.

Если в процессе перетаскивания узла эллипса удерживать нажатой клавишу CTRL, то центральный угол дуги или сектора будет меняться не плавно, а скачками по 15°. Это бывает удобно при построении секторов и дуг заранее заданной величины.

Многоугольники и звезды

К классу объектов "Многоугольник" в CorelDRAW относятся далеко не все многоугольники геометрические - только правильные: выпуклые и звездчатые (которые чаще называют просто звездами). Причем правильность понимается не в строгом геометрическом смысле. В CorelDRAW правильность многоугольника означает, что он состоит из отрезков прямой, соединяющих смежные пары равномерно размещенных по длине границы эллипса (причем "равномерно" в смысле равенства центральных углов секторов, на которые эти точки разбивают эллипс). В выпуклых многоугольниках стороны ограничиваются этими точками, в звездчатых они продолжаются до пересечения с продолжениями других сторон того же многоугольника. При использовании вместо эллипса правильной окружности (как частного случая эллипса) получаются многоугольники, правильные и в строгом геометрическом смысле.

Так же как прямоугольники и эллипсы, многоугольники могут быть модифицированы, изменяясь порой до неузнаваемости, но оставаясь при этом объектами того же класса. Примеры многоугольников CorelDRAW приведены на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Объекты, принадлежащие к классу "Многоугольники"

Для построения многоугольников, так же как для примитивов ранее рассмотренных классов, в CorelDRAW предусмотрен специальный инструмент. В версии 9 его кнопка располагается на панели инструмента Polygon (Многоугольник) вместе с кнопками еще двух инструментов (рис. 1.7).

Рисунок на кнопке панели инструментов, раскрывающей эту панель, определяется тем, который из трех инструментов использовался последним. Поэтому кнопка с пиктограммой инструмента Polygon (Многоугольник) может отсутствовать на панели инструментов. Чтобы выбрать инструмент, достаточно раскрыть панель инструмента, какая бы пиктограмма из трех, приведенных на рис 1.7, ни была изображена на кнопке (для этого достаточно при щелчке мышью задержать кнопку в нажатом состоянии чуть дольше обычного), а уже затем щелкнуть нужную кнопку

В отличие от уже известных приемов построения примитивов, при работе с многоугольниками в подавляющем большинстве случаев приходится работать с элементами панели атрибутов не после, а до построения примитива с помощью инструмента.

Большинство элементов управления стандартные. Их внешний вид и назначение те же, что для эллипсов и прямоугольников. Остальные элементы управления - специфические для объектов класса "Многоугольник".

Количество узлов базового многоугольника. Значение этого счетчика определяет, сколько узлов будет равномерно размещено по границе эллипса, на базе которого строится многоугольник, задавая, таким образом, число сторон многоугольника, которые попарно соединят эти точки. Максимальное значение этого счетчика равно 500. минимальное - 3;

Star/Polygon (Звезда/Многоугольник). Эта кнопка включает и выключает режим построения звездчатого многоугольника. Вид многоугольника, который будет построен, определяется видом пиктограммы, изображенной на кнопке. Режим построения звезды можно включить только для многоугольника с количеством сторон не менее 5;

Заострение углов многоугольника. Этот комбинированный элемент управления (поле, совмещенное с ползунком) доступен только при работе со звездчатыми многоугольниками с числом сторон не менее 7. Чем больше значение этого параметра, тем острее лучи звезды. Геометрически оно означает количество узлов базового многоугольника, расположенных между парой узлов, соединенных его стороной.

ПРИМЕЧАНИЕ. Изменение значений элементов на панели управления приводит к установке новых параметров примитива "Многоугольник", задающихся по умолчанию, но диалоговое окно с предупреждением об этом не выводится.

После построения многоугольника кроме узлов базового многоугольника, расположенных в его вершинах, на нем отображаются дополнительные узлы, находящиеся в середине каждой из сторон многоугольника. Модификация формы многоугольника с помощью инструмента Polygon (Многоугольник) сводится к перетаскиванию этих узлов.

Построение и модификация многоугольников

Если выбрать инструмент Pоlygon (Многоугольник), щелкнув на панели инструментов соответствующую кнопку (см. выше), и на панели атрибутов установить число узлов базового многоугольника равным 10, то теперь по умолчанию будут строиться десятиугольники.

Можно построить многоугольник, перетащив по диагонали его габаритного прямоугольника указатель инструмента Polygon (Многоугольник). Рядом можно построить еще один многоугольник, но в ходе перетаскивания указателя инструмента удерживать нажатой клавишу CTRL. Второй многоугольник должен получиться равносторонним.

Следует обратить внимание на узлы построенного многоугольника. Если навести указатель инструмента Polygon (Многоугольник) на любой из узлов, расположенных в серединах сторон многоугольника, - то при этом форма указателя должна измениться, что говорит о том, что временно активизировался инструмент Shape (Форма). Удерживая нажатой клавишу CTRL, можно перетащить этот узел по радиусу примерно на половину расстояния до центра. Вместе с "захваченным" узлом будут перемещаться и все остальные дополнительные узлы, размещенные в серединах сторон многоугольника. В результате получится фигура, похожая на метательное оружие ниндзя - сюрикен (рис. 1.8, в середине).

Нажатие клавиши CTRL при перетаскивании узлов многоугольника ограничивает свободу их перемещения движением по радиусам базового эллипса

Рис. 1.8. Исходный многоугольник и его модификации, полученные перетаскиванием узлов инструментом Polygon (Многоугольник)

При наведении указателя инструмента на основной узел, расположенный в одной из вершин многоугольника, и перетаскивании его, но уже не по радиусу, а по часовой стрелке вокруг центра, то в результате лучи сюрикена заострятся еще больше и фигура утратит осевую симметрию, сохранив симметрию центральную. На рис. 1.8 (справа) видны указатель инструмента Shape (Форма) и узлы многоугольника в процессе перетаскивания.

Можно построить еще один многоугольник, на этот раз стараясь, чтобы он был вписан не в круг, а в горизонтально вытянутый эллипс (рис. 1.9, слева) и навести указатель инструмента Polygon (Многоугольник) на маркер середины рамки выделения (после чего он должен превратиться в четырехглавую стрелку) и перетащите многоугольник вправо. Перед тем как отпустить левую кнопку мыши, щелкнуть ее правой кнопкой (рядом с четырехглавой стрелкой должен появиться значок "плюс"). В результате на странице появится смещенная копия ранее построенного многоугольника. Необходимо повторите эту операцию еще два раза, чтобы получился ряд из четырех одинаковых "сплюснутых" десятиугольников.

Рис. 1.9. Исходный многоугольник и результаты его преобразования в звезду

Если выделить первую копию, щелкнув ее указателем инструмента Polygon (Многоугольник), и щелкнуть кнопку переключения режимов многоугольника и звезды, то выпуклый многоугольник превратится в звезду, а в поле заострения углов многоугольника появится значение 1.

Если повторить то же действие со второй копией, но после преобразования в звезду переместить ползунок поля заострения на одно деление вправо, то в результате узлы базового многоугольника будут соединены через два и лучи звезды станут острее.

Если для третьей копии переместить ползунок заострения в крайнее правое положение, то значение заострения будет равно трем, и увеличить его не удастся, поскольку соединение узлов базового многоугольника через четыре приведет к его распаду на пять отрезков.

Спирали

Несмотря на то что сами по себе спирали достаточно редко используются как составные части изображений, их применение в качестве направляющих и траекторий позволяет добиваться очень интересных графических эффектов.

В CorelDRAW представлены два вида спиралей: симметричные (которые в математике называются архимедовыми) и логарифмические. Для первых характерно то, что расстояние между двумя смежными витками спирали, измеренное вдоль радиуса, проведенного из ее центра, одинаково для всей спирали. В логарифмической спирали это расстояние равномерно увеличивается пропорционально некоторой константе - коэффициенту расширения спирали.

Коэффициент расширения спирали измеряется в процентах. Значение этого коэффициента, равное 33,3 %. означает, что расстояние между последующей парой смежных витков на одну треть больше, чем в предшествующей паре витков.

На рис. 1.10 представлены три спирали.

Рис. 1.10. Шестивитковые спирали: вверху - симметричная, посередине и внизу - логарифмические, с коэффициентом расширения соответственно 50 % и 100 %

Строго говоря, спирали не являются примитивами CorelDRAW, и в CorelDRAW нет класса объектов "Спираль". Но для автоматизации построения спиралей в CorelDRAW предусмотрен специальный механизм. Из-за этого все значения управляющих параметров спирали должны быть заданы с помощью панели атрибутов до построения самой спирали. Изменения значений, содержащихся в соответствующих элементах управления панели атрибутов при выделенной спирали, не оказывают на нее никакого влияния. Спирали строятся с помощью инструмента Spiral (Спираль), кнопка которого расположена на панели инструмента Polygon (Многоугольник) (см. рис. 1.7, 1.10). Все, что говорилось выше о выборе инструмента Polygon (Многоугольник), относится и к выбору инструмента Spiral (Спираль). Внешний вид панели атрибутов после выбора этого инструмента представлен на рис. 1.10.

Надпись в строке состояния - "Curve on Layer 1" (Кривая на слое 1) - говорит о том, что выделен объект класса "Кривая". Именно поэтому никакие дальнейшие модификации построенной спирали с помощью инструмента Spiral (Спираль) невозможны, а редактирование формы спирали выполняется приемами редактирования кривых инструментом Shape (Форма).

Сетки

Сетки, так же как и спирали, не образуют отдельного класса объектов CorelDRAW. Строящиеся с помощью инструмента Graph Paper (Диаграммная сетка) фрагменты изображений представляют собой группы упорядоченных одинаковых прямоугольников. Строить такие фрагменты с помощью инструмента Rectangle (Прямоугольник) чересчур утомительно, поэтому в CorelDRAW этот процесс автоматизирован введением инструмента Graph Paper (Диаграммная сетка).

Кнопка этого инструмента расположена на панели инструмента Polygon (Многоугольник) (см. рис. 1.7, 1.10). Все, что говорилось выше о выборе инструмента Polygon (Многоугольник), относится и к выбору инструмента Graph Paper (Диаграммная сетка). Внешний вид панели атрибутов после выбора этого инструмента представлен на

рис. 1.11 -он практически тот же, что для инструмента Spiral (Спираль), но теперь в панели доступны другие элементы управления.

Рис. 1.11. Панель атрибутов после выбора инструмента Graph Paper (Диаграммная сетка) и построенная им сетка

Сетка строится в следующей последовательности: в панели инструментов выбирается инструмент Graph Paper (Диаграммная сетка), далее на панели атрибутов задаются количества строк и столбцов будущей сетки, а затем указатель инструмента перетаскивается по диагонали прямоугольной области, которую должна занять сетка. Сетка всегда строится со столбцами равной ширины и строками одинаковой высоты.

Порядок выполнения работы:

1. Загрузить редактор CorelDRAW. 2. Изучить назначение кнопок палитры инструментов и их особенности. 3. Изучить назначение кнопок панели атрибутов, экранной палитры цветов. 4. Объяснить сведения, выводимые в строке состояния. 5. Получить изображения четырех типов прямоугольников. Выполнить для этого

соответствующие операции. 6. Получить изображения прямоугольников с помощью клавиш-модификаторов. 7. Получить закругление одного и нескольких углов прямоугольника. 8. Построить изображение эллипса. 9. Выполнить построение многоугольников различных типов и их модификаций. 10. Построить симметричные и логарифмические спирали с различным количеством

витков.

11. Вставьте в документ CorelDRAW еще одну страницу и постройте на ней спирали, приведенные на рис. 1.10.

12. Постройте сетку.

Примечание: при построении сетки не менять принятых по умолчанию значений управляющих параметров, и обратите внимание на сообщение в строке состояния: (Группа из 12 объектов на слое 1). Построенная сетка утратила связь с инструментом Graph Paper (Диаграммная сетка), и воспользоваться им для ее модификации не удастся.

13. Построить плакат с образцами

Вставьте в документ еще одну страницу альбомной ориентации, назовите ее Плакат и постройте плакат в виде таблицы, строки которой соответствуют освоенным нами инструментам, а в ячейках располагаются образцы объектов, которые можно с их помощью построить (рис. 1.12).

Сетку для самой таблицы постройте с помощью инструмента Graph Paper (Диаграммная сетка) во всю ширину страницы, оставив некоторое место наверху под заголовок.

По окончании работы сохраните документ CorelDRAW.

Рис. 1.12. Плакат с образцами

Лабораторная работа N 2«Построение линий в CorelDRAW»Для представления различных классов линий в CorelDRAW предусмотрено несколько

классов объектов. Объекты объединяются в один класс по признакам общей структуры и поведения, то есть реакции на действия с ними. При этом действия с линиями, которые представляют собой, например, изображение лица на портрете и размерную схему на чертеже, существенно отличаются друг от друга.

Модель кривой В основе принятой в CorelDRAW модели линий лежат два понятия: узел и сегмент. Узлом называется точка на плоскости изображения, фиксирующая положение одного

из концов сегмента. Сегментом называется часть линии, соединяющая два смежных узла. Узлы и сегменты неразрывно связаны друг с другом: в замкнутой линии узлов столько же, сколько сегментов, а в незамкнутой - на один больше.

Любая линия в CorelDRAW состоит из узлов и сегментов, и все операции с линиями на самом деле представляют собой операции именно с ними. Узел полностью определяет

характер предшествующего ему сегмента, поэтому для незамкнутой линии важно знать, который из двух ее крайних узлов является начальным, а для замкнутой - направление линии (по часовой стрелке или против нее). По характеру предшествующих сегментов выделяют три типа узлов: начальный узел незамкнутой кривой, прямолинейный (Line) и криволинейный (Curve). На рис. 1 промежуточный узел 1 и конечный узел - прямолинейные, а промежуточный узел 2 - криволинейный.

В средней части строки состояния для кривой выводится обозначение класса объекта - (Кривая на слое 1), а также количество узлов этой кривой.

Рис. 1. Сегменты и узлы линии

На рис. 1 видно, что узлы линии отображаются на экране в виде небольших квадратиков с закругленными углами. Начальный узел отображается квадратиком чуть большего размера.

Для узлов, смежных хотя бы с одним криволинейным сегментом, имеется еще одна классификация типов: они подразделяются на точки излома (Cusp) и сглаженные узлы (Smooth). Частным случаем сглаженного узла является узел симметричный (Symmetrical), но таким может быть только узел, расположенный между двумя криволинейными сегментами.

Все компоненты узла, представленные на рис. 2, отображаются на экране, только если этот узел предварительно выделен с помощью инструмента Shape (Форма).

Рис. 2. "Устройство" узла линии

Со стороны примыкания к выделенному узлу криволинейного сегмента отображается так называемая направляющая точка. На экране она показана в виде зачерненного кружка, соединенного с узлом штриховой линией. Эта штриховая линия совпадает с касательной к криволинейному сегменту в точке его вхождения в узел. Чем дальше направляющая точка

располагается от узла, тем медленнее криволинейный сегмент отклоняется от касательной по мере удаления от узла. При выделении узла, разделяющего два криволинейных сегмента, на экране отображаются четыре направляющих точки - с обоих концов каждого сегмента.

Тип узла определяется по взаимному расположению его направляющих точек.

Точки излома Узел называется точкой излома в том случае, когда касательные, проведенные в узле к

двум прилегающим к нему сегментам, не лежат на одной прямой, образуя угол, отличный от развернутого. Примеры точек излома приведены на рис. 3.

Рис. 3. Точки излома: на стыке прямолинейных сегментов, прямолинейного и криволинейного сегментов, двух криволинейных сегментов

Сглаженные узлы

Узел называется сглаженным, если касательные, проведенные к двум прилегающим к нему сегментам, лежат на одной прямой. Примеры сглаженных узлов приведены на рис. 4.

Рис. 4. Сглаженные узлы: на стыке прямолинейного и криволинейного сегментов и на стыке прямолинейного и криволинейного сегментов

Узел, лежащий на стыке двух прямолинейных сегментов, не может быть сглаженным, даже если оба сегмента лежат на одной прямой. Это объясняется тем, что узлы должны сохранять свой тип при перемещении, а смещение такого узла в направлении, перпендикулярном примыкающим сегментам, нарушило бы условие сглаженности. поскольку прямолинейные сегменты не могут деформироваться.

Симметричные узлы Симметричным называется сглаженный узел, направляющие точки которого

равноудалены от него. В отличие от точек излома и сглаженных узлов, симметричные узлы используются достаточно редко. Пример симметричного узла приведен на рис. 5.

Рис. 5. Пример симметричного узла

Линии замкнутые, разомкнутые и соединенные В заключение обсуждения модели линий, используемой в CorelDRAW, следует

сказать о еще одной их классификации, оказывающей большое влияние на работу с этими объектами. Существует еще одна классификация линий, которая построена на рассмотрении количества и состояния крайних узлов линии.

Крайним узлом называется узел линии, смежный только с одним ее сегментом. Узел линии, не имеющий предшествующего сегмента, называется начальным.

Линия, имеющая начальный узел, называется незамкнутой (Open curve). Линия, в которой крайние узлы отсутствуют, называется замкнутой (Closed curve).

В замкнутой линии роль начального и конечного узла выполняет один и тот же узел, поэтому у него есть и предшествующий, и последующий сегмент. Таким образом, в замкнутой линии начальный узел отсутствует, хотя на экране при выборе узлов инструментом Shape (Форма) тот узел, в котором произошло замыкание линии при построении, обозначен увеличенным квадратом с закругленными углами, так же, как начальный узел. Несколько слов о соединенных линиях. Это объекты, состоящие из нескольких ветвей (subpath), каждая из которых представляет собой замкнутую или незамкнутую линию. Соединенные объекты возникают, в частности, при выполнении операции соединения объектов командой Combine (Соединить) и при преобразовании в кривые других объектов (например, текстов). Главным отличительным признаком соединенного объекта является наличие нескольких узлов, отмеченных увеличенными квадратиками, в одном объекте. Кроме того, сведения о наличии в выделенном объекте нескольких ветвей выводятся в строке состояния после количества узлов при выделении линии инструментом Shape (Форма). На рис. 6 представлены примеры замкнутых, разомкнутых и соединенных линий.

Рис. 6. Примеры замкнутых (слева), разомкнутых (в середине) и соединенных (справа) линий

Практически любой графический объект CorelDRAW может быть преобразован в кривые. И наоборот, многие сложные объекты строятся на базе одной или нескольких линий. Поэтому понимание модели линии и приемов работы с линиями играют очень важную роль в построении изображения.

Инструменты, позволяющие строить линии различных типов, сведены в CorelDRAW в одну раскрывающуюся панель инструмента Curve (Кривая), представленную на рис. 7. В соответствии с общим стилем интерфейса пользователя CorelDRAW на кнопке инструмента Curve (Кривая) отображается пиктограмма последнего из использованных инструментов, кнопки которых присутствуют на его панели, и щелчок этой кнопки снова активизирует тот же инструмент. Так же как при выборе инструмента для построения графического примитива, для получения доступа к кнопкам других инструментов достаточно при щелчке кнопки инструмента Curve (Кривая) задержать кнопку мыши в нажатом положении.

Рис. 7. Кнопки раскрывающейся панели инструмента Curve (Кривая) Линии и инструменты

Инструмент Freehand (Кривая) преобразует траекторию перемещения мыши в кривую. При этом узлы и сегменты линии формируются автоматически в соответствии с параметрами настройки инструмента Freehand (Кривая), менять которые без особой нужды не следует. Иногда при построении линий пользуются другим инструментом - Bezier (Кривая Безье).

Линии и инструмент Bezier Работая с инструментом Bezier (Кривая Безье), нет необходимости пытаться

воспроизвести мышью строящуюся кривую линию. Вместо этого задается расположение узлов будущей кривой и появляется возможность уже в процессе построения воздействовать на положение направляющих точек в каждом из них. Приемы работы этим инструментом сложнее и требуют для освоения некоторой тренировки, зато и результаты получаются намного лучше, чем при работе инструментом Freehand (Кривая).

Построение кривой инструментом Bezier (Кривая Безье) распадается на последовательность циклов работы с каждым из узлов кривой. Цикл начинается с позиционирования указателя инструмента в точку расположения будущего узла. Затем нажимается кнопка мыши, и, удерживая ее, уточняется положение направляющих точек, перетаскивая одну из них (вначале из узла, а потом - вокруг него) мышью. По умолчанию создаются симметричные узлы, но если в момент отпускания кнопки мыши воспользоваться клавишей-модификатором узла, будет создан сглаженный узел или точка излома. В момент отпускания кнопки мыши фиксируются тип узла и положение направляющих точек, после чего начинается цикл определения следующего узла. Для выхода из цикла следует нажать пробел.

Для создания точки излома следует удерживать нажатой клавишу С (начальный символ английского термина для обозначения этого типа узлов - Cusp). Клавиатура при этом должна работать в режиме ввода латиницы. После нажатия клавиши-модификатора направляющие точки начинают вести себя в соответствии с выбранным типом узла, и дальнейшее перетаскивание мышью будет влиять только на одну из них. Для создания сглаженного узла используется клавиша-модификатор S (Smooth).

Линии переменной ширины и инструмент Artistic Media В версии CorelDRAW 9 инструмент Natural Pen (Перо), введенный в версии 8,

получил новое название - Artistic Media (Суперлиния). Это обусловлено значительным расширением и дальнейшей систематизацией возможностей этого инструмента. С его помощью строятся составные объекты класса Artistic Media Group (Суперлинии). Каждый из этих объектов состоит из двух частей - линии, играющей роль управляющего объекта и определяющей основные параметры формы составного объекта в целом, и подчиненного объекта, определяющего детали этой формы. В роли подчиненного объекта может выступать замкнутая кривая или даже произвольный объект CorelDRAW, причем и управляющая линия, и подчиненный объект могут строиться как заранее, до построения суперлинии, так и создаваться в ходе него. Для реализации такого широкого спектра возможностей инструмент Artistic Media (Суперлиния) может работать в нескольких режимах, отличающихся друг от друга способами построения, но не конечной структурой составного объекта - суперлинии. Каким бы режимом мы ни воспользовались, результаты будут относиться к одному классу, и их можно будет редактировать одинаковыми приемами. Выбор режимов работы инструмента Artistic Media (Суперлиния) выполняется с помощью панели атрибутов, которая после его выбора на панели инструментов принимает вид, приведенный на рис. 8.

Рис. 8. Панель атрибутов для инструмента Artistic Media (Суперлиния)

На панели атрибутов располагаются следующие элементы управления: Кнопки Preset (Заготовка), Brush (Кисть), Sprayer (Распылитель), Calligraphic

(Каллиграфия) и Pressure (С нажимом). С помощью этих кнопок выполняется переключение режимов работы инструмента.

Поле и ползунок Freehand Smoothing (Сглаживание). Позволяют регулировать частоту создания узлов и, следовательно, степень гладкости управляющей линии соединенного объекта при ее построении от руки.

Счетчик Artistic Media Tool Width (Ширина линии). Содержит значение, определяющее максимальную ширину подчиненного объекта при построении суперлинии.

Раскрывающийся список Preset (Схема заготовки). Позволяет выбрать схему подчиненного объекта при работе в режиме заготовки.

Рассмотрим режимы работы с инструментом Artistic Media (Суперлиния) и их особенности.

Режим каллиграфии Это наиболее простой и понятный режим работы инструмента Artistic Media

(Суперлиния), поскольку действия пользователя в этом режиме не отличаются от его работы с инструментом Freehand (Кривая). Перетаскивание указателя инструмента по определенной траектории фиксируется в качестве управляющей линии составного объекта, при этом учитывается значение управляющего параметра сглаживания. Однако по окончании перетаскивания (после отпускания кнопки мыши) автоматически строится еще один объект - замкнутая кривая. Ее форма определяется формой управляющей линии и характеристиками каллиграфического пера - шириной, задающейся значением счетчика ширины линии, и наклоном, который задается значением счетчика Calligraphic Angle (Наклон пера), заменяющего в режиме каллиграфии схему заготовки в панели атрибутов.

Каллиграфическое перо заданной ширины устанавливается с заданным наклоном к горизонту средней точкой на начальный узел управляющей линии, а затем перемещается вдоль нее с сохранением наклона. Подчиненный объект представляет собой замкнутую кривую, составленную из начального и конечного положений пера и траекторий, по которым перемещались его края.

Рис. 9. Режим каллиграфии

На рисунке три раза представлен один составной объект, построенный в режиме каллиграфии. Слева он выделен с помощью инструмента Shape (Форма) щелчком на оси объекта, посередине - с помощью инструмента Pick (Выбор), щелчком на краю объекта. Справа показан вид объекта после замены значения наклона каллиграфического пера с 0 на 60°.

Режим заготовки В отличие от режима каллиграфии режим заготовки позволяет строить управляющую

кривую двумя способами: в процессе построения составного объекта суперлинии или заранее, как обычную линию, с последующим преобразованием в управляющий объект.

В первом варианте пользователь действует так же, как в режиме каллиграфии, только вместо наклона каллиграфического пера выбирается заранее подготовленная схема подчиненного объекта - раскрывающийся список с этими схемами появляется в панели атрибутов (см. рис. 13). В этом случае в процессе перетаскивания инструмента по траектории создаваемой управляющей линии указатель инструмента выглядит как окружность темного цвета с диаметром, равным установленной ширине суперлинии. После отпускания кнопки мыши строится и отображается подчиненный объект (рис. 10).

Рис. 10. Линии, построенные инструментом Artistic Media (Суперлиния) в режиме заготовки: слева - выделена управляющая кривая; в центре и справа - построенные на базе этой кривой

по двум различным заготовкам подчиненные объекты

Во втором варианте пользователь сначала строит линию инструментами Freehand (Кривая) или Bezier (Кривая Безье), затем выбирается инструмент Artistic Media (Суперлиния), включается режим заготовки и выбирается одна из заготовок, приведенных в раскрывающемся списке на панели атрибутов. Выделенная кривая преобразуется в управляющую кривую, и по ней строится подчиненный объект суперлинии. Если в качестве управляющего объекта используется соединенная линия, то заготовка суперлинии применяется к каждой из ее ветвей отдельно. Если перед выбором заготовки был выделен объект, уже являющийся суперлинией, то его подчиненный объект удаляется, а по сохраненной управляющей линии строится новый подчиненный объект в соответствии с новой заготовкой.

Режим кисти В этом режиме подчиненный объект не строится по управляющей линии, а только

деформируется в соответствии с ее формой и заданной шириной суперлинии. Исходным материалом для деформации служат мазки - изображения, сохраненные в специальном

формате .cmx в папке, в которую была установлена программа CorelDRAW. Суть деформации состоит в том, что изображение-мазок растягивается или сжимается таким образом, чтобы его ширина равнялась длине управляющей линии соединенного объекта, а высота - заданной ширине суперлинии, а затем искривляется в соответствии с формой управляющей линии. Приемы построения суперлинии в режиме кисти - точно такие же, как в режиме заготовки.

Для того чтобы сохранить изображение в качестве мазка, его следует выделить с помощью инструмента Pick (Выбор), затем выбрать инструмент Artistic Media (Суперлиния), включить режим кисти и щелкнуть кнопку сохранения в качестве мазка на панели атрибутов. После определения (в раскрывшемся диалоговом окне) имени файла, в котором будет сохранен мазок, новым мазком можно пользоваться для создания суперлиний.

Рис. 11. Элементы панели атрибутов инструмента Artistic Media (Суперлиния), специфические для режима кисти

В комплект поставки CorelDRAW входит определенное количество стандартных мазков, и их коллекцию можно расширять, внося в нее любые (не только векторные, но и точечные) изображения. После внесения изображения нового мазка в папку \CustomMediaStrokes его упрощенное изображение появляется в качестве новой альтернативы в раскрывающемся списке мазков на панели атрибутов для режима кисти (рис. 11). Кнопка удаления мазка позволяет удалить из списка мазков ставший ненужным элемент. Физическое удаление мазка происходит не при щелчке на соответствующей кнопке панели атрибутов, а при завершении сеанса работы с CorelDRAW. Поэтому в течение сеанса с удаленным мазком еще можно работать.

Режим распылителя Этот режим работы инструмента Artistic Media (Суперлиния) формирует не один

подчиненный объект, а целую группу, размещая копии заранее определенного изображения (шаблон распылителя) вдоль управляющей линии. Пример получающегося в результате соединения объекта, составленного из окружностей с градиентной заливкой приведен на рис. 12.

Рис. 12. Суперлиния построенная в режиме распылителя

Впрочем, такой составной объект можно отнести к линиям только с очень большой натяжкой. Функциональные возможности режима распылителя весьма широки, но в основном они дублируют возможности средств для построения пошаговых переходов (перетеканий).

Пристыковываемое окно Artistic Media Для построения и изменения суперлиний можно пользоваться не только панелью

атрибутов инструмента Artistic Media (Суперлиния), но и одноименным пристыковываемым окном (рис. 13). Для того чтобы отобразить его на экране, выберите команду Windows Dockers > Artistic Media (Окно > Докеры > Художественные эффекты).

На панели приведены два списка с изображениями заготовок суперлиний, мазков и шаблонов распылителя. В нижнем списке представлен полный набор схем, соответствующий

текущему содержимому папки \CustomMediaStrokes, в верхнем - те из схем, которые были недавно использованы для построения суперлиний. Содержимым списка можно управлять при помощи меню отображаемых объектов, раскрываемого кнопкой с изображенным на ней треугольником острием вправо. Три приведенных в меню режима включают и выключают отображение заготовок, мазков и шаблонов распылителя (сверху вниз).

Кнопка блокировки управляет режимом применения схемы к выбранной на изображении линии. Если кнопка нажата, то сразу после выбора схемы в одном из списков (щелчком мыши на соответствующей альтернативе) эта схема применяется для построения суперлинии. Если кнопка блокировки отжата, для применения схемы необходимо дополнительно щелкнуть кнопку Apply (Применить).

Использование элементов этой пристыковываемой панели позволяет существенно упростить работу с тремя режимами построения суперлиний: заготовки, кисти и распылителя.

В частности, чтобы преобразовать кривую в управляющую кривую суперлинии, достаточно выбрать в одном из двух списков пристыковываемого окна нужное изображение заготовки, мазка или шаблона распылителя и перетащить его мышью на эту кривую.

Для того чтобы запомнить изображение как мазок или шаблон распылителя, достаточно выделить его и перетащить мышью в нижний список. После отпускания кнопки мыши открывается диалоговое окно, в котором указывается, сохраняется изображение как мазок или как шаблон распылителя, а затем задается имя файла.

Рис. 13. Пристыковываемое окно Artistic Media (Суперлиния) и его элементы

В CorelDRAW редактирование формы кривой выполняется главным образом за счет воздействия на ее узлы инструментом Shape (Форма). Для сегментов предусмотрена всего лишь одна операция редактирования - изменение типа сегмента с прямолинейного на криволинейный или наоборот. Но и в этом случае вначале выделяется не сегмент, а соответствующий ему узел кривой.

Выделение узлов Узлы выделяют теми же приемами, что объекты, только активным инструментом при

этом должен быть не Pick (Выбор), a Shape (Форма). Для того чтобы выделить узел, достаточно щелкнуть на нем указателем инструмента. Для того чтобы добавить узел к выделенным (или вывести узел из выделения), этот щелчок следует выполнить при нажатой клавише SHIFT. При растягивании рамки выделения вокруг кривой после отпускания кнопки мыши окажутся выделенными все узлы, оказавшиеся внутри рамки.

Для того чтобы переместить выделение на начальный узел кривой, нажмите клавишу HOME, на конечный узел - клавишу END. Нажатие клавиши TAB перемещает выделение к следующему узлу кривой, SHIFT+TAB - к предыдущему узлу.

Для выделения всех узлов кривой достаточно выделить любой из ее узлов, а затем нажать клавиши CTRL+SHIFT+HOME.

Перетаскивание направляющих точек узла Поведение сегментов, входящих и выходящих из узла линии, определяется

расположением направляющих точек. После выделения узла на экране становятся видны направляющие точки, определяющие поведение обоих смежных с ним сегментов. Чтобы изменить форму сегмента, не перемещая узлов, достаточно перетащить соответствующие ему направляющие точки указателем инструмента Shape (Форма).

Перемещение узлов Выделенный узел или совокупность выделенных узлов можно перемещать всеми

приемами перемещения объектов. Чаще всего пользуются перетаскиванием выделенных узлов мышью (при этом все они смещаются одинаково) или смещением и суперсдвигом при помощи клавиш управления курсором.

Первый прием используется для грубой настройки формы кривой, второй позволяет выполнять более тонкую настройку (особенно если задать небольшое смещение, о чем говорилось выше).

Редактирование узлов Кроме команд меню, редактирование узлов возможно с помощью кнопок панели

атрибутов, соответствующей выделенному узлу или нескольким выделенным узлам и представленной на рис. 14.

Ниже отдельные элементы управления панели атрибутов описаны в контексте операций редактирования узлов, сегментов и кривой в целом.

Добавление и удаление узлов Зачастую для придания кривой желаемой формы требуется разместить на ней новые

узлы. Простейший способ добиться этого - выполнить двойной щелчок указателем инструмента Shape (Форма) в той точке кривой, где должен появиться новый узел. После двойного щелчка вновь созданный узел выделяется, и можно назначить ему нужный тип (точка перегиба, сглаженный или симметричный) с помощью соответствующих кнопок панели атрибутов или команд контекстного меню.

Если выделить существующий узел кривой и щелкнуть на панели атрибутов кнопку со знаком "плюс", новый узел будет создан точно в середине сегмента, предшествующего выделенному узлу, причем оба узла (и ранее существовавший, и вновь созданный) будут выделены. Повторный щелчок кнопки добавления узлов приведет к появлению еще двух новых узлов.

Рис. 14. Панель атрибутов для совокупности выделенных узлов кривой Перетаскивание и поворот узлов

К выделенным инструментом Shape (Форма) узлам объекта можно применять преобразования растяжения, сжатия и поворота, ранее рассмотренные применительно к объектам в целом. Для этого должно быть выделено не менее двух узлов, а переход к рамке выделения с соответствующей преобразованию формой маркеров выполняется не дополнительным щелчком мыши, как ранее, а с помощью кнопок панели атрибутов.

После того как вокруг выделенных узлов появится соответствующая преобразованию рамка выделения, само преобразование выполняется перетаскиванием указателем мыши одного из маркеров.

Замыкание кривой Первый из способов состоит в выделении двух крайних узлов кривой с последующим

щелчком кнопки Extend Curve To Close (Замыкающий сегмент). Выделенные узлы будут соединены прямолинейным сегментом, и кривая замкнется, или число ее ветвей уменьшится на единицу. Если выделен только один узел или один из выделенных узлов не крайний, эта кнопка остается недоступной.

Второй способ более радикален, поскольку воздействует сразу на все незамкнутые ветви кривой. Достаточно выделить всего лишь один крайний узел любой из ветвей и щелкнуть кнопку Auto-Close Curve (Автозамыкание), чтобы начальные и конечные узлы всех незамкнутых ветвей кривой оказались соединенными прямолинейными сегментами.

Отделение ветвей Если в состав кривой входит несколько ветвей, любую из них можно превратить в

самостоятельную кривую, не меняя ее формы. Обычно эта задача решается при помощи команды Arrange > Break Apart (Монтаж > Разъединить). Однако при этом вся кривая "разваливается" на отдельные ветви, каждая из которых становится автономным объектом. Если требуется вывести из состава кривой только одну ветвь, этот способ не годится.

В этом случае следует выделить любой узел ветви, подлежащей отделению, и щелкнуть на панели атрибутов кнопку Extract Subpath (Отделить ветвь). Остальные ветви останутся в составе исходной кривой.

Выравнивание узлов Выравниванием узлов называется их перемещение по горизонтали и/или вертикали

таким образом, чтобы они расположились на одной горизонтальной или вертикальной прямой или полностью совместились. Выравнивание возможно только в том случае, когда выделено более одного узла, принадлежащего кривой. После выделения нескольких узлов щелкните кнопку Align Nodes (Выровнять узлы) панели атрибутов (см. рис. 14), и на экране появится диалоговое окно выравнивания узлов, представленное на рис. 15, а.

Рис. 15. Диалоговое окно выравнивания

В диалоговом окне имеются три флажка, управляющих режимами выравнивания. Align Horizontal (Выровнять по горизонтали). При установке этого флажка все

выделенные узлы кривой перемещаются в вертикальном направлении до совмещения с горизонтальной линией, проведенной через узел, выделенный последним.

Align Vertical (Выровнять по вертикали). При установке этого флажка все выделенные узлы кривой перемещаются в горизонтальном направлении до совмещения с вертикальной линией, проведенной через узел, выделенный последним.

Align Control Points (Выровнять направляющие точки). Установить этот флажок можно только в том случае, когда выделены ровно два узла кривой и одновременно установлены два предыдущих флажка. В результате выравнивания ранее выделенный узел перемещается до совмещения со вторым узлом, и его направляющие точки также перемещаются до совмещения с направляющими точками второго узла.

Эластичный сдвиг узлов При одновременном перетаскивании совокупности выделенных узлов кривой каждый

из них смещается на одно и то же расстояние. Однако при включении режима эластичного сдвига одноименной кнопкой панели атрибутов поведение перемещаемых узлов изменяется. В этом режиме смещение каждого из узлов оказывается обратно пропорциональным удалению этого узла от перемещаемого узла. Удаление рассматривается как расстояние между узлами вдоль кривой. На рис. 16 представлен пример, наглядно показывающий отличия двух режимов сдвига выделенных узлов.

Рис. 16. Сдвиг выделенных узлов кривой в обычном и эластичном режимах

В обеих приведенных на рисунке кривых перед сдвигом было выделено восемь узлов (кроме крайнего левого). Для верхней кривой сдвиг выполнен в обычном режиме, для нижней - в эластичном. В обоих случаях перетаскивался крайний правый узел кривой.

Варианты индивидуальных заданий Порядок выполнения работы:

1. Загрузить редактор CorelDRAW. 2. Построение линий от руки

Ознакомиться с возможностями инструмента Freehand (Кривая), построив с помощью двух различных приемов замкнутую кривую, по форме напоминающую беговую дорожку стадиона - прямоугольник, короткие стороны которого заменены на полуокружности.

Начните с создания нового документа CorelDRAW и переименования его первой страницы во Freehand.

1. Выберите в панели инструмента Curve (Кривая) инструмент Freehand (Кривая). Указатель мыши примет форму, соответствующую выбранному инструменту (рис. 17, слева). Нажмите кнопку мыши и, перетаскивая указатель, постарайтесь построить желаемую замкнутую кривую, начиная с закругления. В момент приближения указателя мыши к точке, в которой начиналось построение кривой, указатель инструмента изменит свою форму (рис. 17, справа). Если отпустить кнопку мыши в этот момент, то будет построена замкнутая кривая, если раньше - то незамкнутая.

Рис. 17. Формы указателя инструмента Freehand (Кривая) в процессе построения линии и в момент ее замыкания Если в процессе построения кривой линия "поехала не туда", не отпуская кнопку мыши, нажмите и удерживайте клавишу SHIFT. После этого, перетаскивая указатель вдоль уже нарисованной линии в обратном направлении, можно стереть неудавшийся участок. После отпускания клавиши SHIFT рисование можно продолжить от последнего нестертого узла.

2. Обратите внимание на строку состояния - там появилось сообщение о том, что выделен объект, относящийся к классу кривых, и указано, сколько в нем получилось узлов. На изображении построенной кривой эти узлы отображены, причем в качестве начального указан тот, в котором кривая замкнулась. Выберите в панели инструментов инструмент Shape (Форма) и щелкните им любой из узлов, а затем прочтите сообщение в строке состояния. Затем, последовательно нажимая клавишу TAB, переводите выделение на следующие узлы кривой, выясняя их тип по сообщениям строки состояния. В результате исследования можно сделать следующие выводы:

o узлы и сегменты кривой при работе с инструментом Freehand (Кривая) создаются автоматически;

o большинство создаваемых узлов представляют собой точки излома; o большинство создаваемых сегментов - криволинейные.

Частота расположения узлов на строящейся кривой зависит от скорости перемещения указателя мыши. Чем быстрее перемещается указатель, тем дальше отстоят вновь создаваемые узлы друг от друга, и наоборот, при медленном перемещении мыши построенная кривая может оказаться сплошь усеянной узлами. Последнее нежелательно, поскольку избыточное количество узлов не только снижает плавность кривой, но и без необходимости усложняет изображение.

3. Отступив вниз, повторите построение замкнутой кривой, начиная с закругления, но теперь перед построением прямолинейного сегмента и по его завершении нажимайте клавишу TAB.

4. Теперь построим ломаную линию, то есть линию, состоящую только из прямолинейных сегментов. В этом случае инструментом работают несколько по-другому. Указатель инструмента перемещается в точку, где следует разместить первый узел, и выполняется щелчок мышью. Последующие щелчки выполняются в местах расположения следующих узлов ломаной, и эти щелчки должны быть двойными. В случае выполнения последнего щелчка (одиночного) на начальном узле ломаная становится замкнутой. Пользуясь этим приемом, постройте произвольный треугольник и незамкнутую зубчатую линию. Если при работе инструментом Freehand (Кривая) возникает необходимость ограничивать наклон прямолинейных сегментов ломаной линии. пользуйтесь клавишей-модификатором CTRL. Если удерживать эту клавишу нажатой, то следующий прямолинейный сегмент будет наклонен к горизонтали под углом, кратным 15°.

3. Построение линий инструментом Bezier Освоим приемы работы с инструментом Bezier (Кривая Безье) на примере той же кривой, которую строили в предыдущем упражнении.

1. Добавьте новую страницу в открытый документ CorelDRAW и переименуйте ее в Bezier. Выберите в панели инструментов инструмент Bezier (Кривая Безье).

2. Начнем построение линии с узла, предшествующего линейному сегменту. Установите указатель в нужную точку и нажмите кнопку мыши. Не отпуская кнопку, переместите указатель на некоторое расстояние вправо, так чтобы стали видны "вытащенные" из узла направляющие точки. Для того, чтобы касательная к следующему сегменту была строго горизонтальна, нажмите и удерживайте нажатой клавишу-модификатор CTRL. Отпустите кнопку мыши, а затем и клавишу CTRL - первый узел кривой построен (рис. 18). Поскольку пока он является единственным (и, следовательно, крайним) узлом линии, после завершения работы с ним он автоматически становится точкой излома. После того как линия будет замкнута в этом узле, его тип сменится.

Рис. 18. Построение первого узла линии 3. Перейти к построению второго узла. Поскольку он должен располагаться на одной

горизонтали с первым, перед перемещением указателя инструмента снова нажмите и удерживайте клавишу CTRL. Второй узел строится точно так же, как первый, но после отпускания кнопки мыши он станет симметричным (перед ним на линии уже имеется узел, и поскольку процесс построения не закончен, появится узел и за ним, следовательно, он не крайний). Поскольку симметричные узлы вполне соответствуют виду строящейся кривой, нет необходимости явно указывать тип этого узла клавишей-модификатором (рис. 19).

Рис. 19. Вид изображения перед отпусканием кнопки мыши после построения второго узла

4. Третий узел должен располагаться строго под вторым, поэтому по окончании работы со вторым узлом клавишу CTRL можно даже не отпускать. На этот раз "вытаскивать" направляющую точку из узла следует не вправо, а влево, не отпуская клавишу CTRL. Для того чтобы закругление получилось симметричным, расстояние от направляющей точки до узла должно быть примерно таким же, как у второго узла (рис. 20).

Рис. 20. Вид изображения перед отпусканием кнопки мыши после построения третьего узла

5. Четвертый узел строится точно так же, как третий (рис. 21, вверху). Теперь кривую следует замкнуть. Для этого указатель мыши перемещается на начальную точку (до появления в указателе инструмента "стрелочки" вместо символического изображения узла) и нажимается левая кнопка мыши. Остается только перетащить направляющую точку вправо при нажатой клавише CTRL (чтобы левое закругление стало симметричным), и замкнутая кривая будет построена (рис. 21, внизу).

Рис. 21. Завершение построения замкнутой кривой

6. Исследуйте построенную кривую, просматривая типы построенных узлов. Впрочем, достоинства только что построенной очевидны: гораздо меньшее число узлов, прямолинейность тех сегментов, которые должны быть прямыми, симметричность закруглений, отсутствие случайных отклонений. Хотя, возможно, закругления и не представляют собой идеальных полуокружностей, полученный результат очень близок к поставленной цели.

7. Построить с помощью инструмента Bezier (Кривая Безье) замкнутую кривую, представляющую собой равносторонний треугольник с закругленными вершинами и "пилу" из предыдущего упражнения, но с закругленными зубцами. При работе с последней, поскольку кривая получится незамкнутая, не забудьте после определения последнего узла нажать пробел.

Не забывайте, что клавиша-модификатор CTRL позволяет ограничивать перемещение указателя не только вертикалями и горизонталями, но и линиями с наклоном, кратным 15°.

4. Построить составной объект в режиме каллиграфии с помощью инструмента Artistic Media аналогичного, приведенного на рис. 9.

5. Построить составной объект в режиме заготовки с помощью инструмента Artistic Media аналогичного, приведенного на рис. 10.

6. Построить составной объект в режиме кисти с помощью инструмента Artistic Media

7. Суперлинии

1. Вставьте в открытый документ CorelDRAW новую страницу и, пользуясь приемами построения линий, постройте в ее верхней части стилизованное изображение змеи (рис. 22, сверху). Вначале постройте замкнутую кривую, соответствующую абрису

головы и тела змеи. В качестве глаз и ноздрей постройте небольшие эллипсы, а зигзагом на спине послужит ломаная линия, состоящая из прямолинейных сегментов.

2. Теперь необходимо выделить все составные части изображения змеи. Проще всего это делается инструментом Pick (Выбор): выберите его и щелкните на свободном месте страницы, отменяя, таким образом, выделение. Затем перетащите указатель инструмента по диагонали воображаемого прямоугольника, охватывающего изображение змеи целиком. После отпускания кнопки мыши выделенными окажутся все элементы изображения, оказавшиеся внутри этого прямоугольника.

3. Выберите на панели инструментов инструмент Artistic Media (Суперлиния) и включите режим кисти, щелкнув соответствующую кнопку на панели атрибутов. Затем щелкните там же кнопку с изображением дискеты и задайте имя файла для сохранения мазка - например, zmejka.cmx. После щелчка кнопки ОК новый мазок готов к использованию.

Рис. 22 Определение нового мазка и его применение для построения суперлинии

4. Отмените выделение изображения змеи, нажав кнопку ESC. Перетащите указатель инструмента Artistic Media (Суперлиния) слева направо по волнообразной траектории. После отпускания кнопки мыши змея... за-змеилась!

5. Чтобы свернуть змею в клубок, постройте с помощью инструмента Spiral (Спираль) логарифмическую спираль на 2-3 витка. Выберите инструмент Artistic Media (Суперлиния) и, раскрыв список мазков, щелкните на образце с упрощенным изображением змеи. Если клубок окажется слишком плотным, попробуйте изменить ширину суперлинии или удалить объект и повторить этот шаг, увеличив коэффициент расширения спирали.

6. Для того чтобы свернуть змею в кольцо, используйте в качестве управляющей линии эллипс, построенный соответствующим инструментом.

7. Чтобы "изготовить" оригинальную прямоугольную рамку, постройте прямоугольник, а затем закруглите три его угла - кроме верхнего левого. Это поможет избавиться от резких изломов суперлинии, в которой построенный прямоугольник будет играть роль управляющей линии.

8. Построить составной объект в режиме распылителя с помощью инструмента Artistic Media аналогичного, приведенного на рис. 12.

9. Построить составной объект за счет пристыковываемого окна с помощью инструмента Artistic Media.

10. Перетаскивание направляющих точек

1. Начнем с построения кривой, близкой по форме к периоду синусоиды. Для этого выберите инструмент Bezier (Кривая Безье) и щелкните мышью на свободном месте страницы. Перед тем как отпустить кнопку мыши, перетащите ее указатель вверх и

вправо на некоторое расстояние. Отступив вправо, постройте еще один узел, только теперь перетащите указатель инструмента вниз и вправо. Наконец, отступив еще раз вправо, постройте третий узел кривой точно так же, как первый. В результате должна получиться кривая, похожая на представленную в верхнем левом углу рис. 23.

Рис. 23. Перетаскивание направляющих точек узлов различных типов

2. Разместите копию построенной кривой справа от нее. Для этого временно выберите инструмент Pick (Выбор), нажав клавишу пробела, и перетащите выделенную кривую вправо, не забыв перед освобождением левой кнопки мыши щелкнуть ее правой кнопкой. Возвратите активность инструменту Shape (Форма), повторно нажав клавишу пробела. Щелкните указателем мыши второй узел копии, воспользовавшись правой кнопкой мыши, чтобы раскрылось контекстное меню выделенного узла, приведенное на рис. 9.24. Воспользуйтесь командой Smooth (Сглаженный) для преобразования типа выделенного узла. Аналогичным образом постройте справа от копии кривой еще одну ее копию, а затем преобразуйте второй узел исходной кривой в точку излома, воспользовавшись командой Cusp (Точка излома) контекстного меню. В результате у нас получились три внешне одинаковые кривые (верхний ряд на рис. 23).

Рис. 24. Контекстное меню выделенного узла кривой

3. Выделите второй узел левой кривой и обратите внимание на строку состояния, где указан тип выделенного узла - Cusp (Точка излома). Переместите указатель инструмента на нижнюю направляющую точку и перетащите ее таким образом, чтобы

она расположилась примерно посередине между вторым и третьим узлом кривой (второй ряд на рис. 23, слева). Обратите внимание на то, что вторая направляющая точка узла при этом осталась неподвижной. Перемещение направляющей точки узла типа "точка излома" влияет на форму только одного сегмента кривой (третий ряд на рис. 23, слева), но, как правило, при этом меняется угол излома кривой в узле.

В процессе перетаскивания направляющей точки текущая форма редактируемых сегментов отображается на экране цветной линией, что обеспечивает текущий визуальный контроль результатов редактирования.

4. Выполните аналогичное редактирование положения направляющей точки второго узла копии кривой. Поскольку в этом случае мы имеем дело со сглаженным узлом, перемещение одной из направляющих точек против часовой стрелки вызовет перемещение второй направляющей точки на тот же угол в ту же сторону. Однако приближение перемещаемой направляющей точки к узлу не окажет никакого влияния на расстояние до узла второй направляющей точки. В результате гладкость кривой в узле будет сохранена, а симметричность - нарушена (третий ряд на рис. 23, в центре).

5. Выполните то же редактирование положения направляющей точки для второго узла правой копии кривой. На этот раз узел симметричный и смещения обеих направляющих точек будут совершенно одинаковыми. Вследствие этого кривая в окрестности узла останется не только гладкой, но и симметричной (третий ряд на рис. 23, справа).

6. В заключение упражнения самостоятельно исследуйте влияние положения направляющих точек крайних узлов кривой на ее форму.

Хотя выделение направляющей точки в CorelDRAW не предусмотрено, но если после выделения узла щелкнуть указателем инструмента одну из его направляющих точек, то ее можно будет перемещать не только мышью, но и клавишами управления курсором. Если не сделать щелчок на направляющей точке, то смещаться будет не она, а выделенный узел (см. ниже).

Если направляющая точка совпадает с узлом, для того чтобы "захватить" указателем мыши именно ее, а не узел, то во время перетаскивания удерживайте нажатой клавишу SHIFT.

В версии CorelDRAW появился новый прием редактирования формы сегмента, не требующий перетаскивания направляющих точек ограничивающих его узлов в явном виде. Вместо этого можно просто перетащить указателем инструмента Shape (Форма) любую точку сегмента на новое место. При этом направляющие точки соседних узлов автоматически переместятся так, чтобы сегмент проходил через новое местоположение этой точки. 11. Преобразования растяжения и поворота выделенных узлов

1. Постройте на свободном месте страницы квадрат и преобразуйте его в замкнутую кривую с помощью кнопки панели атрибутов (на ней изображена окружность с четырьмя узлами). На квадрате, ставшем замкнутой кривой, появятся четыре узла (рис. 25, а).

Рис. 25. Сжатие и поворот выделенных узлов

2. Выберите инструмент Shape (Форма) и с его помощью выделите все узлы бывшего квадрата, а затем удвойте их количество, вставив между ними новые узлы, - для этого достаточно щелкнуть кнопку со знаком "плюс" на панели атрибутов (рис. 25, б).

3. Отмените выделение узлов, щелкнув на свободном пространстве страницы, а затем выделите только новые узлы, расположенные в серединах сторон бывшего квадрата (щелчками при нажатой клавише SHIFT). Щелчком кнопки растяжения узлов на панели атрибутов выведите на экран вокруг выделенных узлов рамку выделения с маркерами растяжения и сжатия. Перетащите угловой маркер рамки выделения к центру при нажатой клавише SHIFT (примерно, на половину расстояния). Квадрат превратится в четырехлучевую звезду (рис. 25, в).

4. Не отменяя выделения узлов, щелкните кнопку поворота узлов на панели атрибутов. Теперь маркеры рамки выбора позволяют выполнять преобразования поворота и скоса для выделенных узлов. Перетаскивая любой из угловых маркеров на 90° против часовой стрелки (при нажатой клавише CTRL), приведите четырехлучевую звезду к виду, представленному на рис. 25, г.

12. Выполнить процедуру автозамыкания кривой. 13. Выравнивание узлов кривой

1. Постройте окружность и преобразуйте ее в кривую с помощью кнопки Convert To Curves (Преобразовать в кривые). Три раза нажав на кнопку со знаком "плюс" на вспомогательной клавиатуре, постройте три копии кривой. Инструментом Pick (Выбор) перетащите копии вправо, расположив их примерно на одной горизонтали с оригиналом.

2. Выберите инструмент Shape (Форма) и выделите в оригинале кривой сначала правый, а затем верхний узлы. Щелкните кнопку Align Nodes (Выровнять узлы) панели атрибутов и сбросьте флажок Align Vertical (Выровнять по вертикали). Щелкните кнопку ОК, и узлы будут выровнены по горизонтали.

3. В первой копии кривой выделите сначала левый, а затем нижний узлы. Щелкните кнопку Align Nodes (Выровнять узлы) панели атрибутов и сбросьте флажок Align Horizontal (Выровнять по горизонтали). Щелкните кнопку ОК, и узлы будут выровнены по вертикали.

4. Во второй копии снова выделите сначала правый, а затем - верхний узлы. Щелкните кнопку Align Nodes (Выровнять узлы) панели атрибутов, а затем сразу - кнопку ОК. С третьей копией проделайте то же самое, но перед тем как щелкнуть кнопку ОК, сбросьте флажок Align Control Points (Выровнять направляющие точки).

13. Получить фигуру "Сердце" двумя способами а) С использованием кривых Безье

1. При помощи кривой Безье нарисовать фигуру, подобную приведенной на рис. 26 а. 2. Получить копию созданной кривой и применить к ней операцию зеркального

отражения (рис 26 б).

a бРис. 26. Заготовка для фигуры "Сердце"

3. Выделить обе кривые с помощью инструмента Pick (Указатель)) и при помощи.

команды Arrange > Combine (Монтаж > Соединить) Oбъединить их в одну кривую, состоящую из двух фрагментов.

Рис. 27. Комбинирование кривых

4. Для соединения узлов нужно взять инструмент Shape (Форма) и с помощью рамки выделения выделить два не соединенных узла в верхней (или нижней) части изображения и объединить узлы с помощью кнопки Join Two Nodes (Объединить два узла) MJ на панели свойств (рис. 28).

Рис. 28. Соединение верхних узлов

5. Окончательный результат приведен на рис. 29.

Рис. 29. Фигура "Сердце", полученная при помощи кривых Безье

б) С использованием эллипса в качестве заготовки

1. Выбрать на панели графики инструмент Ellipse (Эллипс) и, удерживая нажатой клавишу Ctrl, нарисовать круг, после чего преобразовать его в кривые (команда Convert tо curves (Преобразовать в кривые) контекстного меню). При этом круг превращается в контур (форму), содержащую четыре узла: сверху, снизу, справа и слева (рис. 30).

Рис. 30. Кривая, полученная из овала

2. Выделить верхний и нижний узлы при помощи инструмента Shape (Форма) и и

поменять их тип на "Острый" .

3. Выделить верхний и нижний узлы, нажать на нижний узел и протянуть его вниз. Старайтесь ориентироваться на результат, приведенный на рис. 31.

Рис. 31. Изменение формы овала

4. Выделить верхний узел и переместить обе управляющие точки вниз таким образом, чтобы их касательные были симметричны относительно узла и образовали букву V (рис. 32).

Рис. 32. Изменение верхнего узла.

5. Аналогичную процедуру выполнять для нижнего узла, с тем, чтобы получить фигуру, напоминающую сердце

Рис. 33. Окончательный результат

Лабораторная работа N 3«CORELDRAW. ПОСТРОЕНИЕ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ»Дополнительные приемы работы с объектами Программа CorelDraw предоставляет большие возможности по созданию и

редактированию сложных объектов. Команды, позволяющие выполнять различные операции над объектами, сосредоточены в меню Arrange.

Transformations (Преобразования) В этом пристыковываемом окне сосредоточены все виды преобразования объектов.

Оно содержит пять вкладок. POSITION (Позиция) Предназначена для перемещения объектов. Счетчики H и V содержат координаты

объектов, тип которых зависит от флажка Relative. Если флажок снят, то координаты являются абсолютными, в противном случае - это координаты смещения относительно первоначального положения объекта. Маркерная сетка внизу окна позволяет выбрать точку, координаты которой должны характеризовать координаты объекта.

Внесенные изменения вносятся при нажатии кнопки Apply. Кнопка Apply to Duplicate создает дубликат с внесенными изменениями.

На следующем рисунке приведены параметры положения объекта при различных режимах настройки окна.

Пример работы с вкладкой POSITION.

Переместить правую границу фигуры вправо на 20 единиц, при этом создав ее дубликат.

ROTATE (Поворот)

Используется для поворота фигуры. Счетчики H и V содержат координаты точки, относительно которой осуществляется поворот. Флаг Relative Center определяет абсолютность или относительность координат. Счетчик Angle определяет угол поворота фигуры.

Пример работы с вкладкой ROTATE.

Повернуть фигуру на 20 градусов относительно верхнего угла.

SCALE (Масштаб)

Используется для изменения размера и зеркального отображения объекта. Счетчики H и V содержат коэффициенты растяжения или сжатия по горизонтали и вертикали. При этом изменения вертикального и горизонтального масштабов могут производиться независимо (если установлен флаг Non-proportional). Кнопки Mirror служат для зеркального отражения относительно горизонтальной и вертикальной осей. Маркерная сетка определяет точку привязки

Пример работы с вкладкой SCALE.

Изменить пропорционально размер фигуры, относительно ее левого нижнего угла.

Создать дубликат фигуры, отразив ее относительно левого нижнего угла и уменьшив ее масштаб.

SIZE (Размер)

Используется для изменения размера объекта, но здесь указываются фиксированные значения размеров.

Пример работы с вкладкой SIZE.

Изменить размер фигуры, установив ширину основания равной 60 единицам. Зафиксировать положение середины основания.

SKEW (Перекос)

Применяется для перекашивания объектов. Счетчики H и V содержат углы перекоса вдоль горизонтали и вертикали. Маркерная сетка позволяет выбрать опорную точку, относительно которой будет осуществляться перекос.

Пример работы с вкладкой SKEW.

Получить из равностороннего треугольника прямоугольный треугольник.

Align and Distribute (Выровнять и Распределить)

Данное подменю содержит команды, позволяющие выравнивать объекты на листе документа. Объекты выстраиваются таким образом, чтобы совпадали координаты одной из сторон или центры.

Align Left (Выровнять по левому краю)

Левые края объектов выстраиваются по одной вертикали.

Align Right (Выровнять по правому краю)

Правые края объектов выстраиваются по одной вертикали.

Align Top (Выровнять по верхнему краю)

Верхние края объектов выходят на одну горизонталь.

Align Bottom (Выровнять по нижнему краю)

Нижние края объектов выходят на одну горизонталь.

Align Centers Horizontally (Выровнять центры по горизонтали)

Центры объектов располагаются по одной горизонтали.

Align Centers Vertically (Выровнять центры по вертикали)

Центры объектов располагаются по одной вертикали.

Center to Page (Центрировать на странице)

Объекты смещаются так, что их центры совпадают с центром страницы.

Center to Page Horizontally (Центрировать на странице по горизонтали)

Объекты смещаются так, что их центры совпадают с центром страницы.

Center to Page Vertically (Центрировать на странице по вертикали)

Объекты смещаются так, что их центры совпадают с центром страницы.

Order (Порядок)

Это подменю содержит команды для изменения порядка следования объектов по планам.

To Front (На передний план)

Переносит выделенный объект на передний план.

To Back (На задний план)

Переносит выделенный объект на задний план.

Forward One (На один план вперед)

Выделенный объект перемещается на один план вперед.

Back One (На один план назад)

Выделенный объект перемещается на один план назад.

In Front Of (Перед объектом)

Выделенный объект перемещается непосредственно перед указанным объектом.

In Back Of (За объектом)

Выделенный объект перемещается непосредственно за указанным объектом.

Reverse Of (Обратный порядок)

Порядок следования объектов меняется на противоположный.

Shaping (Изменение формы)

Команды данного подменю позволяют преобразовывать форму пересекающихся объектов.

Weld (Объединить)

Пересекающиеся объекты превращаются в один, и его граница проходит по внешнему контуру объектов.

Trim (Исключение)

Объекты разрезаются по границе пересечения.

Intersect (Пересечение)

Область пересечения объектов отсекается и превращается в отдельную фигуру.

Simplify (Упростить)

Область пересечения удаляется из нижнего объекта.

Front Minus Back (Вычесть нижний объект из верхнего)

Из верхнего объекта удаляется область пересечения, а нижние объекты удаляются полностью.

Back Minus Front (Вычесть передний объект из нижнего)

Из нижнего объекта удаляется область пересечения, а верхние объекты удаляются полностью.

Варианты индивидуальных заданий Порядок выполнения работы

1. Выполнить построение изображения "Дракончик"

1.1. Построить изображение головы

1.1.1. Разместить на форме две окружности

1.1.2. Объединить фигуры (Shaping ?Weld)

1.1.3. Удалить выделенные узлы

1.1.3. Отредактировать форму фигуры

1.2. Прорисовка туловища и шеи

1.2.1. Разместить на форме две окружности

1.2.2. Объединить фигуры (Shaping ?Weld)

1.2.3. Удалить выделенные узлы

1.2.4. Совместить изображение головы и туловища

1.2.5. Соединить туловище и голову линиями шеи, построенными кривыми Безье.

1.2.6. Сгруппировать кривые (Grope).

1.2.7. На основе кривых построить замкнутую фигуру.

1.2.8. Объединить объекты.

1.3. Прорисовка лап и хвоста

1.3.1. Нарисовать изображение лапы

1.3.2. Скопировать объект и замкнуть края кривой для получения замкнутой фигуры

1.3.3. Совместить изображение лапы и туловища и объединить объекты

1.3.4. Окрасить полученную фигуру в зеленый цвет и наложить контур лапы (предварительно скопированный)

1.3.5. Выполнить изображение остальных лап и хвоста

1.3.6. Аналогично предыдущему закончить этап построения объекта

1.4. Построение элементов головы

1.4.1. Выполнить изображение гребешка при помощи кривых.

1.4.2. Совместить изображение гребешка и дракона.

1.4.3. Разрезать объекты по границе пересечения, сформированной драконом (Shaping?Trim).

1.4.4. Окрасить гребешок в красный цвет

1.4.5. Нарисовать глаз дракончика

1.4.6. Совместить объекты и нарисовать рот.

Лабораторная работа N 4"CORELDRAW. ИНТЕРАКТИВНОЕ ПЕРЕТЕКАНИЕ. ИМИТАЦИЯ ОБЪЕМА"Эффект "Интерактивное перетекание"

Инструмент "Интерактивное перетекание" относится к категории интерактивных инструментов, находящихся на панели инструментов.

При помощи данного инструмента можно выполнить "морфинг" (плавное перетекание) различных по форме и цвету объектов. При этом назначается путь, частота и характер перетекания.

Рассмотрим работу инструмента на примере перетекания двух объектов:

Рис. 1На рис.1 слева приведено изображение синего квадрата и близкого к нему по размеру

красного круга. На правой части этого же рисунка показан результат применения инструмента "Интерактивное перетекание" при следующих параметрах его работы: "Число шагов в перетекании" = 4; "Вид перетекания" = прямое; "Ускорение" = 0;

В данном примере перетекание осуществляется по прямой, проведенной из центра одной фигуры в центр другой. Для того, чтобы назначить другую траекторию, по которой будет осуществляться преобразование объектов, необходимо нарисовать кривую, и совместить центр одного объекта с точкой начала, а центр другого объекта - с точкой конца кривой. Затем выбрать данную кривую в качестве нового пути перетекания (рис. 2).

Рис. 2Реалистичность эффекта перетекания можно добиться за счет использования таких

дополнительных атрибутов, которые определяют характер использования данного инструмента, как "Смешать вдоль всего пути" и "Повернуть все объекты", которые задаются вкладкой (рис. 3).

Эффект "Интерактивная прозрачность"

Инструмент "Интерактивная прозрачность" также относится к группе интерактивных инструментов и позволяет сделать объект частично прозрачным Для управления эффектом применяются настройки панели свойств.

Щелчком на первой кнопке панели свойств вызывается окно, в котором можно задать тип заливки прозрачности. Заливка накладывается на цвет объекта и моделирует степень прозрачности.

Операция заморозки приводит превращению объекта с эффектом прозрачности в растровое изображение с копированием свойства прозрачности.

Рассмотрим работу данного инструмента на примере комбинации двух объектов:

Фоновый объект Объект переднего планаПрименим к объекту переднего плана эффект "Интерактивная прозрачность", выбрав

тип заливки "Радиальная", и разместим объект перед фоновым объектом.

Кроме стандартных, можно также применять и более сложные заливки, относящиеся к тому же типу:

Инструмент "Заливка"

Инструмент "Заливка" выделяется в отдельную группу и состоит из следующих элементов:

Сплошная заливка цветом. Позволяет выбрать цвет согласно используемой цветовой модели.

Градиентная заливка. Позволяет окрасить объект с использованием различных цветов и способов перетекания одного цвета в другой.

o Тип. Выбор типа градиентной заливки (линейная, радиальная, коническая и квадратная).

o Смещение центра. Позволяет выбрать центр, относительно которого будет осуществляться распределение тона.

o Параметры. Этот раздел содержит дополнительные настройки. o Переход цвета. Позволяет установить начальный, конечный, а также и

промежуточные цвета градиента.

Порядок выполнения работы 1. Выполнить имитацию объема с использованием инструмента "Интерактивное перетекание" на примере изображения "Златая цепь"

1.1. Получить звено цепи (вид сверху)

1.1.1. Построить прямоугольник с закругленными краями и продублировать получившуюся фигуру.

1.1.2. Установить толщину обводки одного прямоугольника, равной 24 пункта (24 Point)

1.1.3. Удалить заливку с получившейся фигуры: для этого в группе Fill (Заливка) в панели графики выбрать No Fill (Удалить заливку).

1.1.4. Установить цвет обводки, близкий к "золотому". (С5 М2 Y63 К8).

1.1.5. Установить минимальную толщину обводки второго прямоугольника и назначить ей белый цвет. Разместить второй прямоугольник поверх первого.

1.1.6. Применить эффект интерактивного перетекания к двум прямоугольникам ("Число шагов в перетекании" = 20).

1.1.6. Выполнить команду Arrange ? Break Apart для разбиения получившейся группы на три объекта: желтый и белый прямоугольники и результат применение инструмента "Интерактивное перетекание".

1.1.7. Аналогично получить изображение звена цепи (вид сбоку).

1.1.8. Нарисовать кривую, по которой будет строиться цепь и продублировать ее.

1.1.9. Разместить на концах кривой по одному звену (вид сверху).

1.1.10. Выполнить интерактивное перетекание от одного звена к другому. При этом, число шагов перетекания должно быть подобрано таким образом, чтобы иметь возможность разместить промежуточные звенья.

1.1.11. Выбрать кривую в качестве нового пути и установить флаг "Повернуть все объекты".

1.1.12. Обрезать с двух сторон дубликат кривой - пути.

1.1.13. Выполнить операцию получения звеньев цепи (вид сбоку).

1.1.14. Совместить два ряда звеньев.

1.1.15. Для предания большей реалистичности откорректировать крайние звенья (вид сбоку).

1.1.15. Удалить абрис линий-пути.

1.2. Получить следующее изображение цепи:

2. Выполнить имитацию объема с использованием инструментов "Градиентная заливка" и "Интерактивная прозрачность" на примере изображения "Сердце".

2.1. Получить изображение сердца, применив к нему радиальную заливку.

2.2. Получить дубликат "сердца" с использованием линейного градиента окрашивания.

2.3. Применить ко второму дубликату эффект "Интерактивная прозрачность", выбрав тип "Базовая" и поместить его поверх первого.

2.4. Получить изображение блика согласно следующей последовательности:

2.5. Поместить блик на "Сердце", применив к нему эффект "Интерактивная прозрачность", тип "Линейная"

3. Выполнить имитацию объема с использованием инструментов "Градиентная заливка" и "Интерактивное перетекание" на примере изображения "Сердце".

3.1. Получить изображение сердца и его уменьшенную копию.

3.2. Залить большую фигуру с использованием линейной градиентной заливки, а маленькое "Сердце

Каталог Индекс раздела

окрасить в ярко-красный цвет.

3.3. Совместить обе части и применить к ним эффект "Интерактивное перетекание"

3.4. Получить другой вариант этого изображения.

4. Выполнить имитацию объема на примере изображения "Сердце".

4.1. Получить изображение сердца и его дубликат.

4.2. Разместить дубликаты друг над другом и вырезать из нижнего объекта верхний.

4.3. Получить копию сформированной фигуры, отразив ее по горизонтали и окрасить ее в черный цвет.

4.4. Изображение сердца окрасить в ярко-красный цвет.

4.5. Разместить три полученные фигуры согласно следующему рисунку:

4.6. Удалить абрис с фигур, имитирующих блики и тень и разложить их в растр (преобразовать их в битовое изображение) (команда Битовое изображение / Конвертировать в битовое изображение). К каждому битовому изображению применить фильтр "Гаусовое размытие".

4.7. Совместить получившиеся изображения с фигурой сердца.

Лабораторная работа N 5"CORELDRAW. POWERCLIP. ОБРАБОТКА РАСТРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ"Совокупность команд "PowerClip" (Фигурная обрезка) Команды находятся в меню "Эффекты". Данное подменю содержит четыре команды:

Place Inside Container (Поместить в контейнер), Extract Contents (Извлечь содержимое), Edit Contents (Редактировать содержимое), Finish Edit This Level (Завершить редактирование этого уровня).

Команда Place Inside Container Позволяет поместить выделенный объект внутрь другого объекта - контейнера. Та

часть исходного объекта, которая в контейнере не поместилась, отображаться не будет.

Команда Extract Contents Позволяет извлечь исходный объект из контейнера.

Команда Edit Contents

Позволяет отредактировать объект, находящийся в контейнере. При этом завершение редактирования подтверждается командой Finish Edit This Level.

Обработка растровых изображений

Для вставки растрового изображения используется команда File -> Import (Файл -> Импорт). При этом можно определить условия вставки (вставить только часть исходного изображения или изменить при вставке его исходные размеры), хотя те же операции можно выполнить и после вставки изображения.

Изменить размер изображения можно при помощи инструмента Pick (Выбор) или выбрав команду Bitmap -> Resample (Точечный рисунок -> Изменить размер). Также при помощи указанной команды можно изменить разрешение растрового изображения в зависимости от требуемого результата.

Инструмент Shape (Форма) позволяет получить изображение произвольной формы. При этом можно добавлять или убирать узловые точки кривой.

При помощи инструмента Knife (Нож) можно разрезать изображение по произвольной кривой.

Инструмент Eraser (Резинка) позволяет удалить части изображения, при этом цельные фрагменты можно отделить друг от друга при помощи команды Arrange -> Break RGB Bitmap Apart

Порядок выполнения работы

1. Получить "летнюю" надпись при помощи инструмента PowerClip.

1.1. Выбрав соответствующий шрифт (например, Century Schoolbook, 168 кегль), получить надпись "ЛЕТО".

1.2. Преобразовать полученную надпись в кривые, после чего убрать заливку и установить абрис.

1.3. Импортировать подходящую растровую картинку.

1.4. Разместить преобразованный в кривые текст поверх импортированного изображения.

1.5. Поместить растровое изображение в контейнер - текст.

1.5.1. Предварительно отменить автоматическое центрирование объекта в контейнере. Для этого в настройках Tools -> Options убрать флажок Авто-центрирование нового содержания PowerClip.

1.5.2. Поместить изображение в контейнер.

1.6. Изменить цвет абриса надписи.

2. Построение коллажа.

2.1. Получить изображение лепестка подсолнуха, выполнив примерно следующую последовательность действий:

2.2. Сформировать прожилки лепестка, применив к основе линейную интерактивную прозрачность.

2.3. Совместить изображение лепестка и прожилок. Затем сгруппировать результат в один объект.

2.4. Используя окно Transformation -> Rotate (Трансформация -> Поворот) получить изображение лепестков подсолнуха.

2.4.1. Установить следующие параметры окна трансформации:

Угол поворота 18?. Центр поворота сместить по вертикали вниз. Установить флажок "Относительно центра".

2.4.2. Для подтверждения изменений нажать кнопку "Применить к дубликату"

2.4.3. Повторить операцию 2.4.2. необходимое число раз.

2.5. Загрузить растровое изображение и обрезать его до нужной формы.

2.6. Создать сердцевину подсолнуха, выбрав в качестве заливки определенную текстуру.

2.7. Поместить растровое изображение в контейнер - сердцевину.

2.8. Совместить лепестки и сердцевину подсолнуха так, чтобы получилась фотография в рамке.

2.9. Нарисовать стебель и листья, используя инструмент "Интерактивное перетекание"

2.10. Закончить изображение подсолнуха, совместив стебель и листья с цветком и добавив интерактивную тень со следующими параметрами:

2.11. Закончить коллаж, подобрав соответствующую основу рисунку.

Лабораторная работа N 6

«CorelDraw. Интерактивный объем»Инструмент "Интерактивный объем" Данный инструмент позволяет создавать иллюзию объема для плоских объектов.

Иллюзия возникает из-за того, что за объектом или перед ним достраивается дополнительная плоскость той же формы, что и исходных объект. Обе фигуры соединяются боковыми стенками. Эффект может быть усилен за счет градаций освещенности.

Для создания этого эффекта используется пристыковываемое окно Extrude (Объем). На первой вкладке которого устанавливаются параметры глубины псевдообъема.

Для изменения параметров требуется нажать кнопку Edit, а для подтверждения изменений - кнопку Apply.

При помощи второй вкладки можно поворачивать объект на странице документа.

Третья вкладка дает возможность добавлять эффекты освещения. При этом можно добавить от одного до трех источников света, определив уровень их освещенности.

Четвертая вкладка позволяет установить цвет объемной фигуры.

При помощи пятой вкладки можно усилить эффект объема за счет добавления дополнительных скосов.

Порядок выполнения работы

1. Получение изображения "Ломаный деревянный текст".

1.1. Получить исходную надпись

1.1.1. Выбрав шрифт Arial Black, 150), получить надпись "КРАХ".

1.1.2. Удалить абрис и выбрать в качестве заливки текстуру, имитирующую дерево.

1.2. Получить "ломаный" текст.

1.2.1. Преобразовать текст в кривые.

1.2.2. При помощи инструмента "Ластик" сформировать трещины в тексте

1.3. Создать имитацию объема при помощи инструмента "Интерактивный объем", используя следующие настройки:

ИТОГ:

2. Получение изображения "Разбитая каменная табличка"

2.1. Получить изображение таблички

2.1.1. Нарисовать прямоугольную основу, приняв в качестве заливки текстуру, имитирующую камень

2.1.2. Получить надпись, залив ее той же текстурой.

2.1.3. Дважды продублировать надпись, залив ее белым и черным цветом.

2.1.4. Разместить три копии надписи следующим образом: черная - на заднем плане, перед ней - белая и сверху - серая. Таким образом имитируется объем надписи.

2.1.5. Разместив надпись на прямоугольной основе получаем исходную табличку.

2.2. Формирование осколков

2.2.1. При помощи инструмента "Нож" разрезать прямоугольную основу на несколько неровных частей.

2.2.2. Скопировать надпись в буфер обмена.

2.2.3. Поместить надпись в каждый из "осколков" ("осколок" выступает в роли контейнера и операция повторяется для каждого "осколка" отдельно).

2.2.4. Переместить и повернуть осколки.

2.2.5. Применить к каждому осколку эффект "Интерактивный объем".

3. Получение коллажа "Фотография в деревянной рамке за стеклом".

РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Фотография помещается в контейнер, по форме совпадающей с внутренним пространством рамки.

2. Для имитации стекла используется дубликат внутреннего пространства, который окрашивается при помощи линейной интерактивной заливки и к которому применяется эффект текстурная интерактивная прозрачность.

Лабораторная работа N 7"CORELDRAW. ИНТЕРАКТИВНОЕ ИСКАЖЕНИЕ. ИМИТАЦИЯ ОБЪЕМА"Эффект "Интерактивное искажение"

Инструмент "Интерактивное искажение" является инструментом категории интерактивных инструментов и предназначен для деформации формы объекта, к которому он применяется.

Инструмент может работать в нескольких режимах в зависимости от настроек, выбранных на панели свойств.

Порядок выполнения работы

1. Получить "ледяную" надпись, пользуясь нижеследующей схемой, взяв исходный текст согласно индивидуальному заданию.

1.1. Сформировать текст

1.1.1. Получить исходную надпись, выбрав шрифт с засечками (в данном случае был выбран "Wide Latin", 107) и преобразовать ее в кривые.

1.1.2. Сделать надпись более угловатой при помощи инструмента "Интерактивное искажение" (Тип - зигзаг; амплитуда 5; частота 0)

1.1.3. Увеличить засечки текста при помощи инструмента Shape (Форма).

1.1.4. Залить надпись соответствующей текстурой, предварительно убрав абрис.

1.1.5. Предать надписи вид ледяного узора с помощью инструмента "Интерактивное искажение" (Тип - зигзаг; амплитуда 8; частота 5)

1.1.6. Установить минимальную толщину обводки второго прямоугольника и назначить ей белый цвет. Разместить второй прямоугольник поверх первого.

1.2. Подчеркнуть глубину и блеск надписи.

1.2.1. Увеличить глубину добавлением интерактивной тени, выбрав в качестве цвета тени - голубой.

1.2.2. Сформировать блик, взяв в качестве основы фигуру "звезда"

1.2.3. Залить фигуру белым цветом.

1.2.4. Применить к фигуре эффект "Интерактивная прозрачность", выбрав базовый тип прозрачности.

1.2.5. Применить к блику эффект "Интерактивная тень", выбрав голубой цвет тени.

1.2.6. Убрать абрис с блика.

1.2.7. Разместить блики по надписи хаотично, чтобы не перегрузит изображение.

2. Получить "колючую" надпись, взяв исходный текст согласно индивидуальному заданию.

РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. "Колючки" распылить на текст из пульверизатора. Для этого предварительно создать новую последовательность из четырехконечных звезд, повернутых на разные углы.

2. Текст и "колючки" объединить в одну фигуру и добавить черные штрихи.

3. Можно усилить эффект переведя надпись в растр и применив затем к ней 3-мерных эффект "Чеканка" ().

Индивидуальные задания

N варианта Слово для обработки1 Солнце2 Январь3 Вечность4 Февраль5 Сердце6 Март7 Корона8 Апрель9 Сирень10 Май11 Загадка12 Июнь13 Поэзия14 Июль15 Радость16 Август17 Верность18 Сентябрь19 Вздор20 Октябрь21 Пророк22 Ноябрь23 Крайность24 Декабрь25 Восклицание26 Кинжал27 Лаванда28 Кольцо29 Страх30 Песня

Лабораторная работа N 8"CORELDRAW. ПРИМЕНЕНИЕ НАВЫКОВ"Порядок выполнения работы

Выполнить построение изображения согласно индивидуальному заданию и предложенным рекомендациям. .

ВАРИАНТ 1. КОЛЛАЖ "ТУПИК"

РЕКОМЕНДАЦИИ:

Для стен использовать сетку с применением к ней эффекта "Перспектива".

Для имитации стеклянного шара использовать сферу, применив к ней эффект линзы "Рыбий глаз".

Для окрашивания стен тупика выбирается радиальная градиентная заливка.

ВАРИАНТ 2. ШЕСТЕРЕНКИ

РЕКОМЕНДАЦИИ:

На основе фигуры "Звезда" и кругов разных диаметров путем пересечения и объединения этих фигур получить базовый элемент для шестеренки.

Для имитации металла применить линейную градиентную заливку вида:

Использовать инструмент "Интерактивный объем" для обеспечения большей

реалистичности.

ВАРИАНТ 3. СТЕКЛЯННАЯ КНОПКА

РЕКОМЕНДАЦИИ:

Получить три базовых фигуры для формирования кнопки:

Выбрав предварительно соответствующую заливку, применить эффект "Интерактивное перетекание" от нижнего элемента к базовому, а верхнему элементу назначить соответствующую интерактивную прозрачность.

Сформировать надпись на кнопке путем изменения формы текста таким образом, чтобы создать иллюзию объема.

Добавить интерактивную тень как к надписи на кнопке, так и к самой кнопке после завершения всей работы.

ВАРИАНТ 4. СЛОМАННАЯ ДОСКА

РЕКОМЕНДАЦИИ:

Получить две части доски такие, что при их совмещении можно получить одно целое. (Для формирования ломаного края одной части можно использовать инструмент "Грубая кисть", после чего доработать края инструментом "Форма")

Выбрав в качестве заливки соответствующий рисунок, применить к полученным частям эффект "Интерактивный объем"

ВАРИАНТ 5. КАЛЕНДАРЬ

Индивидуальные задания

N варианта Слово для обработки1 ВАРИАНТ 12 ВАРИАНТ 23 ВАРИАНТ 34 ВАРИАНТ 45 ВАРИАНТ 5 (Январь)6 ВАРИАНТ 17 ВАРИАНТ 28 ВАРИАНТ 39 ВАРИАНТ 410 ВАРИАНТ 5 (Март)11 ВАРИАНТ 112 ВАРИАНТ 213 ВАРИАНТ 314 ВАРИАНТ 415 ВАРИАНТ 5 (Июнь)16 ВАРИАНТ 117 ВАРИАНТ 218 ВАРИАНТ 3

19 ВАРИАНТ 420 ВАРИАНТ 5 (Сентябрь)21 ВАРИАНТ 122 ВАРИАНТ 223 ВАРИАНТ 324 ВАРИАНТ 425 ВАРИАНТ 5 (Декабрь)26 ВАРИАНТ 127 ВАРИАНТ 228 ВАРИАНТ 329 ВАРИАНТ 430 ВАРИАНТ 5 (Май)

4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА

СРО №1. Классификация и область применения компьютерной графики  СРО №2. Форматы графических редакторов и их особенности и недостатки СРО №3. Возможности графического редактора Adobe Photoshop. Преимущества и недостатки СРО №4. Понятие создания баннера с помощью графического редактора Adobe Photoshop

Примерный перечень вопросов:1. Что определяет тип данных2. Что называется структурой данных3. На какие две группы можно разделить данные4. На какие две группы можно разделить типы данных5. Какими свойствами характеризуется динамические структуры данных 6. Какие операции можно производить над над структурами данных7. Дайте определение стека8. Дайте определения очереди9. Какие операции производятся над объектом «очередь»10. Что называется корнем дерева11. Дайте определения дерева12. Что называется вершиной дерева13. Что значит глубина дерева14. Что значит плотность дерева15. Что такое законченное двоичное дерево16. Дайте определение бинарного дерева17. Что значит идеально сбалансированное дерево18. Алгоритмы обхода дерева19. Что называется графом20. Какой граф называется ориентированным21. Какой граф называется неориентированным22. Что такое путь в орграфе23. Назовите способы задания графов24. Назовите способы поиска элемента25. В чем заключается поиск деления пополам26. В чем заключается линейный поиск27. Что значит деревья двоичного поиска28. Какие методы используются для разрешения коллизий29. Что собой представляет сортировка30. Назовите классы алгоритмов сортировки31. В чем заключается сортировка вставками32. В чем заключается метод быстрой сортировки33. В чем заключается метод Шелла34. Что называется внешней сортировкой35. В чем заключается идея сортировки прямым слиянием36. Какой метод называется естественным слиянием37. Алгоритм сортировки естественным слиянием38. Каким требованиям должен удовлетворять алгоритм39. Какие факторы влияют на время выполнения программ40. От чего зависит время выполнения программ