Конспект урока информатики в 8 классе «Компьютерная графика: область ее применения. Понятие растровой и векторной графики»

Разработка урока информатики в 8 классе по теме:

"Компьютерная графика: область ее применения. Понятие растровой и векторной графики"

Фрис Вадим Давидович

учитель информатики и ИКТ

МКОУ «Заозёрная СОШ»

Цели:

ввести понятие компьютерной графики, понятия растровой и векторной графики;

расширение кругозора учащихся;

воспитание эстетических чувств.

Тип урока: урок изучения нового материала

Организационный момент. Проверка готовности к уроку.

Объяснение нового материала

Все вы хоть раз в жизни играли в компьютерные игры, видели, как на экране монитора бегают человечки, летают самолеты, мчатся гоночные машины. Никогда не задавали себе вопрос: как же получаются все эти картинки на экране? Вы хорошо знаете, что любую работу компьютер выполняет по определенным программам, которые обрабатывают определенную информацию. Монитор - это устройство вывода информации, хранящейся в памяти компьютера. Значит и эти картинки на экране - это отображение информации, находящейся в компьютерной памяти.

(слайд 2) Итак, раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений, называется компьютерной графикой.

(слайд 3) История компьютерной графики

Режим символьной печати

Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных  задач.  Для того  чтобы  лучше  понять  полученные результаты, человек брал бумагу, карандаши, линейки и другие чертежные инструменты и чертил графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Иначе  говоря, человек вручную производил графическую обработку результатов вычислений.

Довольно быстро  возникла идея поручить  графическую обработку  самой  машине.  Представление данных  на  мониторе компьютера в графическом  виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой частью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных.

Первоначально  программисты   научились  получать  рисунки в режиме символьной печати.  На  бумажных  листах с  помощью символов  (звездочек, точек,  крестиков,  букв) получались  рисунки,  напоминающие  мозаику.  Так  печатались графики  функций, изображения течений  жидкостей  и газов, изображения электрических и магнитных полей.

С помощью символьной печати программисты умудрялись получать даже художественные изображения.

Графопостроители (плоттеры)

Затем появились специальные устройства для графического вывода на бумагу - графопостроители. С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображения: графики, диаграммы, технические чертежи и прочее. Для управления графопостроителями стали создавать специальное программное обеспечение.

Графические дисплеи

Настоящая  революция в компьютерной графике  произошла с появлением графических  дисплеев.  На экране графического дисплея стало возможным получать рисунки, чертежи в таком же виде, как на бумаге с помощью карандашей, красок,  чертежных инструментов.

Все типы персональных компьютеров  оснащены  графическими дисплеями. Поэтому машинная графика стала особенно популярна с распространением персональных компьютеров, начиная с 80-х гг.

Благодаря графическим  возможностям ПК удалось сделать этот класс машин привлекательным для широкого круга пользователей. Стали появляться различные направления в компьютерной графике.

Графические пакеты

Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для каждого направления создается специальное программное обеспечение, которое называют графическими пакетами.

(слайд 4) Рассмотрим области применения компьютерной графики

Научная графика

Деловая графика

Конструкторская графика

Иллюстративная графика

Художественная и рекламная графика

Компьютерная анимация

(слайд 5) Научная графика

Это направление появилось самым первым. Назначение – визуализация объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов

(слайд 6) Деловая графика

Эта  область компьютерной графики предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические  сводки — это объекты,  для которых  с  помощью деловой  графики  создаются иллюстративные  материалы. Программные  средства  деловой   графики   обычно   включаются в состав табличных процессоров.

(слайд 7) Конструкторская графика

Используется в работе инженеров- конструкторов, изобретателей  новой техники.  Этот вид компьютерной   графики  является  обязательным элементом  систем автоматизации  проектирования  (САПР). Графика   в  сочетании с  расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной  конструкции, наиболее   удачной  компоновки   деталей, прогнозировать последствия, к которым могут  привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать как проекции и сечения, так и пространственные, трехмерные изображения.

(слайд 8) Иллюстративная графика

Программные  средства  иллюстративной графики позволяют человеку использовать компьютер для произвольного рисования,  черчения,  подобно  тому,  как  он  это делает  на бумаге с помощью  карандашей, кисточек, красок,  циркулей,  линеек и других инструментов.  Пакеты иллюстративной графики  не имеют какой-то  производственной направленности, поэтому  они относятся к  прикладному программному  обеспечению общего назначения. Простейшие программные  средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.

(слайд 9) Художественная и рекламная графика

Это сравнительно новая отрасль, но уже ставшая популярной. С помощью  компьютера создаются  рекламные ролики, мультфильмы,  компьютерные игры,  видеоролики,  видеопрезентации и многое другое. Графические  пакеты  для этих  целей требуют  больших ресурсов компьютера  по быстродействию  и памяти.  Отличительной особенностью  этого класса графических пакетов является возможность создания  реалистических  изображений,  а  также  «движущихся картинок». Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты,  приближения, удаления, деформации — все это связано с геометрическими расчетами. Передача освещенности  объекта в зависимости от положения источников света, от расположения теней, фактуры поверхности  требует расчетов,  учитывающих  законы  оптики.

(слайд 10) Компьютерная анимация

Это получение движущихся изображений на мониторе компьютера. Слово "анимация" означает "оживление". В недавнем прошлом художники-мультипликаторы создавали свои фильмы вручную. Чтобы передать движение, им приходилось делать тысячи рисунков, отличающихся друг от друга небольшими изменениями. Затем эти рисунки переснимались на кинопленку. Система компьютерной анимации берет значительную часть рутинной работы на себя. Например, художник может создать на экране рисунки лишь начального и конечного состояния движущегося объекта, а все остальное рассчитает и изобразит компьютер. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

Принципы представления изображения

(слайд 11) В компьютерной графике существуют два различных подхода к представлению графической информации. Они называются соответственно растровым и векторным. С растровым подходом вы уже знакомы. Суть его в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек разного цвета. Векторный подход рассматривает изображение как совокупность простых элементов: прямых линии, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами.

(слайд 12) Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана.

Сетка пикселей совпадает с координатной сеткой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; вертикальная ось Y — сверху вниз.

Отрезок прямой линии однозначно определяется указанием координат его концов; окружность — координатами центра и радиусом; многоугольник — координатами его вершин; закрашенная область — граничной линией и цветом закраски и пр.

Для примера возьмем «маленький монитор» с растровой сеткой размером 10x10 и черно-белым изображением. Одна клетка соответствует пикселю. Рассмотрим изображение буквы «К». Для кодирования изображения в растровой форме на таком экране требуется 100 битов. Тогда растровый код будет представлен в виде битовой матрицы, где «1» обозначает закрашенный пиксель, а «0» - не закрашенный.

(слайд 13) В векторном представлении буква «К» - это три линии. Всякая линия описывается указанием координат ее концов.

Для цветного изображения кроме координат указывается еще один параметр — цвет линии.

Для создания рисунков на компьютере используются графические редакторы. Графические редакторы бывают растровыми и векторными.

(слайд 14) Графическая информация о рисунках, созданных с помощью редактора, сохраняется в файлах на диске. Существуют разнообразные форматы графических файлов. Их также можно разделить на растровые и векторные форматы.

Растровые графические файлы хранят информацию о цвете каждого пикселя изображения на экране.

В графических файлах векторного формата содержатся описания графических примитивов, составляющих рисунок.

Растровые графические редакторы называют программами «картинного стиля», поскольку в них есть инструменты, которые используют художники при рисовании картин: «кисти», «краски», «ластики» и др. При создании растрового изображения пользователь словно водит кистью по «электронному полотну», закрашивая каждый пиксель рисунка, или стирает закраску пикселей, используя «ластик».

При вводе изображений с помощью сканера (фотографий, рисунков, документов) также формируются графические файлы растрового формата.

Основное достоинство растровой графики состоит в том, что при высокой разрешающей способности монитора растровое изображение может иметь фотографическое качество.

Основной недостаток - большой размер графических файлов. Простые растровые картинки занимают несколько десятков или сотен килобайтов. Реалистические изображения, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, могут занимать несколько мегабайтов.

Еще одним недостатком растровых изображений является их искажение, возникающее при изменении размеров, вращении и других преобразованиях. Картинка, которая прекрасно выглядела при одном размере, после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность.

Векторные изображения получаются с помощью графических редакторов векторного типа.

Эти пакеты предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных изображений.

Одновременно с процессом рисования специальное программное обеспечение формирует описания графических примитивов, из которых строится рисунок. Эти описания сохраняются в графическом файле.

Достоинством векторной графики является малый объем файла. Рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают дисковую память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Аналогичный растровый рисунок требует в 10 – 1000 раз большую память.

Векторные изображения легко масштабируются без потери качества.

Недостатки: нет фотографического изображения, могут искажаться при печати.

(учащиеся записывают таблицу из презентации в тетрадь)

Закрепление материала:

1. Что такое графические примитивы?

2. Какой способ представления графической информации экономнее по использованию памяти?

3. Для чего производится сжатие файлов растрового типа?

4. Как реагируют растровые и векторные изображения на изменение размеров, вращения?

Д/з § 18, 20, вопрос 9, стр. 120

Использованная литература:

Информатика и ИКТ: учебник для 8 класса/ И. Г. Семакин, Л. А. Залогова, С. В. Русаков, Л. В. Шестакова. – М.: БИНОМ, 2010.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3202/tapirr.11d/0_27676_aa6b3932_XL.jpg - изображение Джоконды

http://bigest.sytes.net/wp-content/uploads/272e274870/11/30/8ae77f67.png - изображение графопостроителя

http://img11.nnm.ru/b/6/2/2/7/c5cfacb85a297334c2fe05b01e0.jpg - изображение графического дисплея

http://deepstore.ru/images/prog_graph2.jpg - изображение графического пакета

http://lol54.ru/uploads/posts/2013-02/1360935221_grafik.jpg - изображение для научной графики

http://ecommercenews.com.br/wp-content/uploads/2013/01/queda-de-rendimento.jpg - изображение для деловой графики

http://www.sapr.ru/Archive/SG/2006/11/22/03.gif - изображение для конструкторской графики

http://www.freelancejob.ru/upload/414/97237897804006.jpg - изображение для иллюстративной графики

http://informatikaiikt.narod.ru/kompgrafika/gora.jpg - изображение для художественной и рекламной графики

http://www.lessonsflash.ru/animation/08.46.jpg - изображение для компьютерной анимации

http://двойкам-нет.рф/%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0/%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F-%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B8 - история компьютерной графики