Техники (приемы) – графические способы представления информации. Графические способы представления информации о проекте. Основы представления графических данных
Выработка творческой концепции в средовом проектировании выливается в особую очень емкую фазу предпроектного анализа, далеко выходящую по содержанию за рамки аналогичных работ в ортодоксальной архитектурной методологии.
Качество концепции можно оценить только по одному критерию – ее полезности для проекта. Если в Техническом Задании требования к дизайну строго описаны, и с Заказчиком достигнуто полное взаимопонимание и доверие, то формализованная концепция будет лишней. Бессмысленно делать концепцию и в недорогих проектах.
Концепция дизайна – документ, который содержит описание того, как Ваш дизайн будет выглядеть и работать, какие там будут элементы, как они примерно будут располагаться, где будет графика, а где текст, что будет подаваться ярко, а что фоном, как будут расставлены смысловые маркеры и при помощи каких инструментов дизайн будет подталкивать пользователя к требуемым действиям (заказу, звонку, запоминанию и т п.)
В понятие «дизайн - концепции» входит визуальное и смысловое единство предлагаемых услуг, всех составляющих элементов внутреннего оформления.
Дизайн - концепция включает в себя стилистическое и цветовое решение интерьера, выбор мебели, светильников и отделочных материалов на этапе эскизного предложения. Дизайн-концепция неразрывно связана как с общим планировочным решением, так и с решением каждой отдельной зоны жилого помещения в частности.
Можно сказать что дизайн-концепция - это эмоционально-пространственная идея, которая объединяет вокруг себя все решения в проекте, выраженная средствами архитектуры.
В дизайне среды предпроектные исследования рассчитаны не на появление одного, но «самого верного» решения, а сравнивают действенность разных предметных и пространственных средств для выполнения сверхзадачи проектирования - формирования атмосферы среды .
И это концептуально: эра «простых» одноплановых подходов к архитектурно-пространственной организации средовых объектов и систем заканчивается. Мы не можем себе позволить ориентироваться только на умелое использование «естественных» источников их благоустройства (прямой или рассеянный солнечный свет, «натуральная» аэрация, непосредственный сток ливневых вод или самоуничтожение отходов и т.д.). На смену этой традиции идет эпоха «политехнического» многофакторного формирования параметров среды, где природные данности (которых сегодня просто не хватает на всех) постепенно замещаются или дополняются ресурсами искусственного происхождения. В т.ч. такими, которые не подчиняются доводам здравого смысла или интуитивным регламентациям (как это происходит с большинством нынешних эстетических норм и установлений).
Более того, в некоторых случаях «искусственные средства» преобладают, особенно при дефиците ресурсов или в экстремальных ситуациях (городская теснота, пустыня, космос), где они проходят всестороннюю проверку на эффективность и надежность. Но глобальная тенденция однозначна - искусственные источники создания реальности, как бы они ни казались дороги, становятся обыденностью, всеобщим достоянием. Даже там, где полвека назад они считались непозволительной роскошью: в массовой застройке.
Главный инструмент проектировщика в этом деле - разработка дизайн-концепции будущего решения - идеи совместной работы (существования и развития) в пределах единой организационно-художественной системы (средового комлекса) трех внешне самостоятельных «самоцельных» функционально-пространственных структур:
средового процесса (который можно представить как физически необходимую функционально-эргономическую схему);
компонентов оборудования
этого процесса (материализующих в пространстве порядок осуществления процессуальных действий);
места для размещения процесса и его оборудования (объемно- пространственного «тела» среды}.
Все три структуры тесно взаимосвязаны: переставьте оборудование или измените форму пространства - изменится процесс, усовершенствуйте его технологию - потребуются другое оборудование и другое пространство. А в результате их интеграции появляется «допроектное» предложение, которое обеспечивает комплексное и «бесконфликтное» взаимодействие слагаемых среды.
Дизайн-концепция в средовом проектировании резко отличается от художественного замысла в архитектурном творчестве: в последнем превалируют собственно пространственные идеи.
Понимание термина «дизайн - концепция» предполагает решение задач средоформирования через синтез предложений и технических, и организационных» и пространственных одновременно. Только тогда обеспечиваются условия для идеального удовлетворения требований к среде ее отдельных «заказчиков» при обязательном выполнении тех запросов, которые предъявляет к ней заказчик «генеральный» - эстетические взгляды общества.
Окончательное оформление предметно-пространственных характеристик, олицетворяющих эти условия, выходит за рамки составления дизайн -концепции и является содержанием следующей фазы проектных действий - собственно проектирования архитектурно-дизайнерских форм. Но эффективность этих действий подготавливается предварительными аналитическими исследованиями. Поэтому составление дизайн - концепции есть самая ответственная и креативная фаза проектного процесса в средовом дизайне
УСЛОВИЯ СТАНОВЛЕНИЯ ДИЗАЙН-КОНЦЕПЦИЙ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖИЛИЩА зависят от ряда факторов, отражающих как сложность строения жилой среды, так и обилие задач, которые ей приходится выполнять в жизни человека.
1. Прежде всего разные уровни организации среды выдвигают свои темы для поиска таких концепций:
дизайн-концепция отдельных помещений и ихблоков нацелена на оптимизацию разместившихся здесь «частных» функциональных процессов; поэтому тут особенно сильна роль специфического (для данной деятельности) оборудования и предметного насыщения;
дизайнерские идеи ячейки в целом больше опираются на «организационные» принципы пространственного формирования композиции квартиры;
общественная зона здания снова обращается к «техническим» формам решения свойственных ей эксплуатационных задач;
Для структуры жилого корпуса важнее веет идеи пространственного взаимодействия слагаемых его «тела» - внутридомовых коммуникаций и наборов жилых ячеек; кроме того, на этом уровне вступают в силу приемы обеспечения интерьеров здания природными богатствами (солнцем и воздухом), принадлежащими внешней среде района;
В планировочных образованиях доминирует роль организационно-пространственных предложений, но возникновение их параметров активно инициируется «техногенными» идеями обустройства процессуальных сторон жизни открытых пространств: ориентация пользователя в среде, размещение ландшафтных компонентов, устройство функциональных зон и т. д., из-за чего общая дизайн-концепция «внешней» среда жилища есть своего рода интеграция ряда «частных» концепций формирования ее отдельных архитектурно-дизайнерских подсистем.
Пример: Дизайн-концепция ресторана:
Требования к разработке торговой марки ресторана;
Принципы организации внешнего оформления;
Дизайн, стиль интерьера;
Мебель;
-Требования к персоналу;
Униформа персонала;
Меню;
-Логистика;
-Работа с поставщиками;
Принципы ценообразования
Создание концепции позволяет рассматривать ресторан с точки зрения единой маркетинговой системы, осуществляющей продажи, где все системы ресторана выполнены в соответствии с единой стратегией, определяемой концепцией.
Причем каждому уровню отвечают свои средства формообразования: первая позиция концентрируется на работе с оборудованием процесса, вторая занята организацией пространственных характеристик, третья сосредоточена на решении проблем движения в пространстве, четвертая озабочена построением объемной структуры, пятая соединяет в пространстве технологии реализации отдельных функций городской среды.
А все вместе они составляют комплекс дополняющих друг друга пространственных, процессуальных и дизайнерских решений, обнимающих по сути всю палитру возможных приложений архитектуры и дизайна к проблемам формирования жилища.
Таблица 1 Приоритеты средств разработки дизайн-концепции жилой среды
* и + показывают зоны преимущественного и обязательного использования данного средства.
2. Другой комплекс условий формирования дизайн - концепции связан с учетом источников ее возникновения. Их - три: прототипы (прямые образцы для подражания), аналоги (явления или объекты, подобные задуманным, но взятые из других сфер человеческой деятельности), новации и открытия, не использовавшиеся ранее в проектировании.
Первый источник - прототипы - самый распространенный и для массового проектирования весьма плодотворный. Во-первых, потому что позволяет решать «типовые» задачи самым эффективным способом - применяя многократно проверенные практикой решения. Во-вторых - поскольку в реальной работе отношение к проекту всегда связано с творческой модернизацией принятого за основу, его приспособлением к специфике данного заказа. Поэтому «хорошее» внедрение прототипа обязательно ведет к накоплению разного рода новых предложений, совершенствующих и развивающих первоначально привлеченную идею.
Но для художника невзыскательного наиболее опасный: следуя протоптанными ранее путями, очень легко скатиться к шаблону, тривиальному результату.
В сфере жилищного строительства прототипов (уже готовых сооружений, изделий, схем или форм) накопилось великое множество. И структурно-пространственных (типологических), например, дом меридиональный, коридорный, галерейный и т.д.; и связанных С устойчивыми приемами организации функции («нормали» лестничного узла без лифта, с лифтами для домов до 9 этажей, до 12 и выше), и эргономических (стандартный блок оборудования кухни}, и конструктивных - каркасная, панельная система. И, конечно, художественных - демонстрирующих особенности тех или иных эстетических примеров - от ордерных построений до излюбленных приемов известного мастера.
Обычно примеры, выбранные в качестве прототипов, являются своего рода эталоном, классикой целесообразности решения какой-либо частной задачи неким определенным набором средств и годятся чаще всего только в тех узких пределах, ради которых появились. Но, как правило, их практическая ценность столь велика, а сами он» так привлекательны, что проектировщики, почти не рассуждая, многократно расширяют области их применения, из-за чего эталоны превращаются в скучноватые, а то и надоедливые «повторения пройденного. Сохраняющие лишь часть своих достоинств - прежде всего конструктивно утилитарных или низменно бытовых.
Другими словами, если дизайн - концепция строится на применении какого-то прототипа, главная задача проектировщика - не нарушая нужных ему качеств, предложить такую деформацию остальных, чтобы идея приобрела вид нового, индивидуального решения.
Второй источник - использование аналогов и ассоциаций, Это явление более сложное: автор «прикладывает» к поставленной ему цели идеи и причины, взятые из других областей человеческой деятельности, из мира природы, науки и т.д.
Метод «синектика»
Наиболее важным и нужным для средового формотворчества является третий путь - поиск еще неизвестных предложений, адекватных действию или существованию физических и художественных законов или явлений, управляющих состоянием среды.
Средовые объекты и их компоненты, возникшие а результате такого поиска - наверное, самое интересное и перспективное из того, что создано в наши годы. Световоды в облике инженерных сооружений, искусственные «почвы», питание и полив растений, «одевающих» фасады зданий, эскалаторы и консольные панорамные) лифты для вертикальных коммуникаций и траволаторы для горизонтальных, трансформирующиеся конструкции, кондиционеры, строительные и отделочные материалы, меняющие свои свойства в зависимости от условий, в которых они находятся, отражатели. солнечные батареи, электронные информационные системы - каждая из этих, по сути, технических инноваций может и должна найти свое место при формировании разных качеств среды., В первую очередь - ее пространственных характеристик, которые служат генератором ее собственной эстетики и обрамлением художественного смысла привязанных к среде процессов. Чаще всего - за счет совершенствования условий для осуществления этих процессов.
Разумеется, дизайн-концепция, выстроенная таким образом, далеко не всегда связана с высшими технологиями или другими достижениями сегодняшней научной и технической мысли: многие секреты «дизайнерской» организации архитектурной формы давно и успешно реализованы в произведениях народного зодчества
Предпроектный анализ состоит из следующих 4-х этапов:
- Обследование, знакомство с ситуацией:
- контекст размещения объекта
§ что мы имеем в качестве объемов (какие именно площади - квадратные метры, количество окон, несущие «привязки», характерные (и не очень) технические особенности и прочее)
§ идеология - в чем заключается именно основная идея (вспомните, почему вы покупали именно эту квартиру или дом (если это новая квартира) и для чего вы затеваете новый переворот в своей жизни и жизни своих близких - если вы затеяли дизайнерский ремонт в уже давно существующем жилье).
- перечень его будущих свойств
§ мы составляем техническое задание на проектирование дизайна интерьера. Учитываем все, что можем вспомнить сами, что подсказывают домочадцы (в качестве своих необходимостей, потребностей, прихотей и проч.), что когда-то у кого-то подсмотрели и понравилось, решили, что вам это также крайне необходимо.
- изучение аналогов
§ для нас сейчас - это все! Это те самые идеи, которые должны придти нам в голову ну просто срочно! Перекапываем (практически лопатой) Интернет, пачками листаем журналы, просматриваем передачи по теме… Впрочем, я думаю, что какое-то время вы уже этим занимаетесь… Кстати, очень неплохо приходят идеи в путешествиях по новым странам (видимо, именно от смены привычной культуры). А на стыке культур (если задаться целью совместить одно с другим) - так вообще рождаются шедевры!!! А вообще, - красота - она повсюду, просто обратите внимание на то, на что раньше его не обращали.
1. процесс - что именно мы делаем;
2. пространство - где мы делаем;
3. предмет (технология) - как мы это делаем.
И вот теперь - мы абсолютно готовы к завершению предпроектного анализа, и его апогеем будет …
- Выработка дизайн-концепции - мы сравниваем темы, то есть предложения, распутывающие отдельные узлы вопросов и проблем; сводим их в различные варианты решения и, наконец, - выбираем из них наиболее эффективные, максимально удовлетворяющие наши потребности и запросы с учетом всей ситуации в целом и конкретных вещей в частности. Проще говоря, мысленно ответив себе на все вопросы, которые вас мучили и не давали покоя, вы приходите к единственно верному и выверенному решению оных.
Помимо этих 4 основных этапов, существуют также и промежуточные этапы . К ним смело можно соотнести такие, как:
- Клаузура - быстрый набросок, не предполагающий никакой технической точности, но позволяющий очень быстро зафиксировать те мысли, что просто роем пронеслись одномоментною мыслью в голове (очень часто напоминает детские каракули).
- Фор-эскиз - тот самый креатив, который просто рвется у вас изнутри! (можно без технической точности).
- Эскиз - рисуем уже выверенный и отточенный вариант, если хочется - даже с прорисовкой наимельчайших деталей (хотя это совсем не обязательно, так как при действительном включении их в проект вам потребуется их прорисовывать именно в нужном масштабе, - тем не менее, - удовольствие получите гарантированно!).
Предпроектные исследования в контексте принципа средового проектирования - ориентация не на среднестатистического «клиента», а на индивидуальные особенности будущих жильцов
Образ жизни каждого потребителя фиксируется в объективных показателях (характер деятельности, возраст, привычки и предпочтения, вещи необходимые и любимые, семейное положение, отношение к природе, мечты и желания и пр.), которые в ходе проектирования суммируются в фундаментальные характеристики среды габариты пространства и набор его оборудования
Типология потребителей среды и характер их деятельности диктуют особенности ее эмоционального климата - иррационального представления о чувственных и эстетических характеристиках средового пространства, его оборудования и наполнения. Эмоциональная ориентация является предтечей формирования образа (атмосферы) среды.
| Портрет потребителя | Эмоциональная ориентация среды – определяющий фактор ее формирования и восприятия |
| Огородник |  |
 Хакер
|  |
Художник  |  |
 Мать
|  |
Бизнесмен |  |
Выбор архитектурно- дизайнерского решения средового комплекса предопределяет изучение факторов средоформирования, в том числе:
· персонаж (тип потребителя);
· эмоциональный мир персонажа (источник эстетических установок проектирования);
· процессы жизнедеятельности;
· формы оборудования;
· элементы предметного мира;
· психологические ориентиры;
· эстетические предпочтения
Комплексный анализ условий, обстоятельств и факторов проектирования:
процессы базовые и личные;
связь с квартирой.
Установки проектного решения: размер, конфигурация, цвет, фактура, связь с природой.
Практическое задание - провести предпрпоектное исследование с ориентацией на индивидуальные особенности потребителя.
1) Исследовать типологию потребителей среды и особенности ее эмоционального климата, заполнить таблицу:
2) Провести комплексный анализ условий, обстоятельств и факторов проектирования:
- процессы базовые и личные;
- оборудование основное и дополнительное;
- украшения, произведения природы и искусства;
- связь с квартирой.
3) Определить установки проектного решения: размер, конфигурация, цвет, фактура, связь с природой.
Основы представления графических данных
Область использования компьютерной графики
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 принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом “де-факто” для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.
Компьютерная графика- область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов Она охватывает все виды и форм представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Визуализация данных нашла применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера возьмем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), мод
Кодирование графических данных
Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром
растр - это метод кодирования графической информации, издавна принятый в полиграфии.
Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа.
Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основные цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). На практике считается (хотя теоретически это не совсем так), что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется системой RGB по первым буквам названий основных цветов.
Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда. При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн различных цветов, что на самом деле близко к чувствительности человеческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).
Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, то есть цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Соответственно, дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, С), пурпурный (Magenta, М) и желтый (Yellow, Y). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска - черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным (True Color).
Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.
При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно передать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Смысл названия в том, что, поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей справочной таблице, называемой палитрой. Разумеется, эта палитра должна прикладываться к графическим данным - без нее нельзя воспользоваться методами воспроизведения информации на экране или бумаге (то есть, воспользоваться, конечно, можно, но из-за неполноты данных полученная информация не будет адекватной: листва на деревьях может оказаться красной, а небо - зеленым).
Для хранения и отображения картографической информации в цифровом виде могут использоваться два принципиально различных метода представления графических изображений: растровый (точечный) и векторный .
Растровая графика
Растровое изображение представляет собой матрицу элементов - пикселов . Каждый пиксел характеризуется размером, тоновым значением, глубиной цвета и позицией. Редактирование растровых изображений заключается в изменении цвета определенной группы пикселов, тем самым достигается изменение формы объектов (рис. 1, а).
Наиболее часто растровые изображения получаются путем сканирования оригиналов (фотографий, слайдов, рисунков) и используются затем в оформлении картографических произведений. Основными достоинствами растровой графики является легкость автоматизации ввода изобразительной информации и фотореалистичность. Недостатками - большие объемы файлов, невозможность увеличения размеров изображения без потери информации.
В картографии широко используются растровые копии картографических материалов (отсканированные бумажные карты), такие изображения служат картографической основой для ведения составительско-оформительских работ, являющихся по сути своей преобразованием растровых данных в векторные - векторизацией .
Векторная графика
В векторном представлении изображения строятся с помощью математических описаний объектов (так называемых примитивов ), в качестве которых могут выступать линии, дуги, окружности, кривые Безье, текст и т.п. Векторную графику называют также "объектно-ориентированной", так как файл изображения формируется из дискретных, не связанных между собой элементов изображения, размеры, форма и цвет которых могут быть независимо друг от друга изменены быстро и без потери качества (рис. 1, б).
Практическими преимуществами векторного представления являются сравнительно небольшой объем файлов, независимость от разрешения устройства вывода и удобство редактирования.
Следует отметить, что каждый векторный редактор сохраняет данные в своем внутреннем формате, поэтому изображение, созданное в одном векторном редакторе, как правило, неконвертируется в формат другой программы без погрешностей.
В структуре компьютерных карт преобладает векторная форма представления изображений, на основе векторных объектов создаются все элементы карты (за исключением полутоновых иллюстраций и отмывки рельефа).
Рис. 1. Методы представления графических изображений.
а - растровое представление; б - векторное представление
Векторная графика.
Цели : Познакомить учащихся с принципами и основными понятиями векторной графики; достоинствами и недостатками векторной графики.
Требования к знаниям и умениям:
Учащиеся должны знать:
что представляет собой векторное изображение;
принцип векторной графики;
основные понятия векторной графики: примитив, векторные команды;
кто составляет последовательность векторных команд;
достоинства и недостатки векторной графики.
создавать и редактировать векторные изображения с помощью векторного графического редактора.
План занятия.
Постановка целей занятия.
Изложение нового материала.
Практическая часть.
Закрепление изученного.
Домашнее задание.
I. Постановка целей занятия.
Что представляет собой векторное изображение?
Что представляют собой примитивы?
Каков принцип векторной графики?
Каковы достоинства и недостатки векторной графики?
Как создавать и редактировать векторные изображения с помощью векторного графического редактора OpenOffice.org Draw?
В векторной графике изображения строятся из простых объектов – прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, областей одного или разных цветов и т. п., называемых примитивами . Из простых векторных объектов создаются различные рисунки (рис.1).
Комбинируя векторные объекты-примитивы и используя закраску различными цветами, можно получить и более интересные иллюстрации (рис.2,3).
В трехмерной компьютерной графике могут использоваться объёмные примитивы – куб, сфера и т.п.
Векторные примитивы задаются с помощью описаний. Примеры описаний:
Рисовать линию от точки А до точки В.
Рисовать эллипс, ограниченный заданным прямоугольником.
Рис. 1.
Простые векторные изображения, созданные путем комбинации окружностей, прямоугольников и линий
Рис. 2.
Векторные рисунки
Для компьютера подобные описания представляются в виде команд, каждая из которых определяет некоторую функцию и ее параметры. Символические команды для приведенных выше примеров описаний в векторном формате WMF (Windows Metafile) записываются так:
Рис. 3. Векторные рисунки
Информация о цвете объекта сохраняется как часть его описания, т. е. в виде векторной команды (сравните: для растровых изображений хранится информация о цвете каждого видеопикселя).
Векторные команды сообщают устройству вывода о том, что необходимо нарисовать объект, используя максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Чем больше элементов используется устройством вывода для создания объекта, тем лучше этот объект выглядит.
Кто составляет последовательность векторных команд?
Для получения векторных изображений, как правило, используются редакторы векторной графики (Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDRAW), которые широко применяются в области дизайна, технического рисования, а также для оформительских работ. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. В процессе рисования специальное программное обеспечение формирует векторные команды, соответствующие объектам, из которых строится рисунок .
Вероятнее всего, что пользователь такого редактора никогда не увидит векторных команд. Однако знания о том, как описываются векторные рисунки, помогают понять достоинства и недостатки векторной графики.
Файлы векторной графики могут содержать растровые изображения в качестве объектов одного из типов (рис.4). Большинство редакторов векторной графики позволяют только разместить растровое изображение в векторной иллюстрации, изменить его размер, выполнить перемещение, поворот, обрезку, но не дают возможности работать с отдельными пикселями. Дело в том, что векторные рисунки состоят из отдельных объектов, с которыми можно работать порознь. С растровыми же изображениями так поступать нельзя, так как объектом здесь является весь растровый фрагмент в целом. Но в некоторых редакторах векторной графики допускается применение к растровым объектам специальных эффектов размытия и резкости, в основе которых лежит изменение цветов соседних пикселей (пиксель обладает одним свойством - цветом).
Рис. 4.
Фотография, вставленная в документ редактора векторной графики
ДОСТОИНСТВА ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ
1. Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают относительно небольшой объем памяти компьютера. Даже векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, требуют память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Для аналогичного растрового рисунка необходима в 10 - 1000 раз большая память.
Рассмотрим такой пример. Пусть векторное описание квадрата в системе координат экрана определяется следующим образом: RECTANGLE 1,1,200,200,Red,Green
Здесь: (1, 1) - координаты левого верхнего, а (200, 200) - правого нижнего угла квадрата; Red - цвет закраски, Green - цвет контура.
Такое описание требует З0 байтов памяти (двоичный код символа занимает 1 байт).
Этот же квадрат в виде несжатого растрового изображения с 256 цветами будет занимать память объемом
200 200 8 = 320 000 (бит), или
320 000: 8 = 40 000 (байт), или
40 000: 1024 = 39,06 (Кб).
Отсюда следует, что несжатое растровое описание квадрата в нашем примере требует в 1333 раза большей памяти (40000: З0 = 1333,333), чем его векторное описание.
Таким образом, векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти .
2. Векторные объекты задаются с помощью описаний. Поэтому, чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего этот эллипс. И снова для рисования объекта будет использоваться максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Следовательно, векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества .
Замечание. В ряде случаев возможно преобразование растровых изображений в векторные. Этот процесс называется трассировкой . Программа трассировки растровых изображений отыскивает группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты. Однако получаемые результаты чаще всего нуждаются в дополнительной обработке.
недостатки ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ
1. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных рисунков. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась для построения чертежей, диаграмм, графиков, а также для создания технических иллюстраций. С развитием компьютерных технологий ситуация несколько изменилась: сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к реалистическим. Однако векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества . Дело в том, что фотография - мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов - достаточно сложная задача.
2. Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды. Поэтому сначала нужно проверить, понимает ли принтер векторные команды данного стандарта, напечатав какой-нибудь простой векторный рисунок. После успешного завершения его печати можно уже печатать сложное изображение. Если же принтер не может распознать какой-либо примитив, то следует заменить его другим - похожим, понятным принтеру. Таким образом, векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы .
III. Практическая часть.
Основные понятия
Векторные изображения состоят из графических примитивов.
Графический примитив – это простой графический объект: линия, дуга, окружность, эллипс, прямоугольник и т.п.
Векторные примитивы задаются с помощью описаний. Описания представляются в виде команд, каждая из которых определяет некоторую функцию и её параметр. Векторные команды для рисования формирует специальное программное обеспечение, входящее в состав векторного графического редактора.
Достоинства векторной графики:
Векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти.
Векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.
Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества.
Векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы.
Цель работы: Научиться:
использовать различные возможности векторных редакторов: рисовать графические примитивы, трехмерные геометрические фигуры, вставлять текст;
использовать различные типы заливок;
устанавливать различные параметры для трехмерных объектов (освещенность, материал, цвет и др.).
Рис.5.
Пример выполнения практической работы
Для этого необходимо:
Запустить программу OpenOffice.org Draw .
Установить книжную ориентацию страницы и поля по 1 см (Формат ® Страница ).
Нарисовать различные фигуры с помощью панели рисования (рис.6):
Рис.6. Панель рисования
Для этого необходимо:
выбрать нужную фигуру на панели рисования;
выполнить рисование, удерживая левую кнопку мыши нажатой.
Установить для первых, например четырех фигур цвет. Для этого необходимо:
выполнить команду Формат Область… ;
перейти во вкладку Область ;
выбрать цвет заливки (произвольно).
Изменить для следующего ряда фигур тип градиентной заливки. Для этого необходимо:
выделить фигуру щелчком мыши;
выполнить команду Формат Область… ;
перейти во вкладку Градиент ;
выбрать вид градиентной заливки.
Следующий ряд фигур можно заштриховать. Для этого необходимо:
выделить фигуру щелчком мыши;
выполнить команду Формат Область… ;
перейти во вкладку Штриховка ;
выбрать вид штриховки;
при необходимости изменить тип и цвет линии.
Для следующего ряда фигур установить заливку в виде текстуры. Для этого необходимо:
выделить фигуру щелчком мыши;
выполнить команду Формат Область… ;
перейти во вкладку Текстура ;
выбрать вид текстуры.
Следующий ряд фигур заполнить произвольно.
Добавить текст. Для этого необходимо:
Отформатировать текст с помощью панели форматирования (рис.7):
Рис.7. Панель форматирования
Для этого необходимо:
выделить текст;
установить вид, размер, начертание шрифта, выравнивание текста (по центру).
Сохранить документ в своей папке под любым именем в оригинальном формате (. odg ).
Для этого необходимо:
Создать новую страницу в созданном документе программы OpenOffice.org Draw командой Вставка Слайд .
Рис. 8. Вывести на экран панель 3D-объекты (рис.8) командой Вид Панели инструментов 3D-объекты .
Последовательно выбрать на панели и нарисовать в поле рисования Шар , Полусферу , Тор , Конус , Цилиндр и Пирамиду (рис.9).
Для созданных объектов установить режим освещенности. Для этого необходимо:
выделить одну из трехмерных фигур, например шар;
Рис. 9. нажать на правую кнопку мыши, появится контекстное меню (список команд, которые относятся только к выбранному объекту);
Рис.10 Присвоить .
Для созданных объектов выбрать тип материала. Для этого необходимо:
Рис.11 установить выбранные свойства, нажав на кнопку Присвоить .
Сохранить изменения в файле.
Для закрепления изученного необходимо попросить детей ответить на вопросы:
В виде чего хранится описание векторных изображений?
Кто составляет последовательность векторных команд?
Почему векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества?
Почему векторная графика не позволяет получать изображений типографического качества?
Задание 1.
Создать небольшой рисунок (произвольный) в программе Word, используя возможности встроенного векторного графического редактора (панель рисования).
Выполнить масштабирование созданного изображения: сначала увеличить, а затем уменьшить.
Оценить: изменилось ли качество изображения при масштабировании (улучшилось; ухудшилось; осталось без изменения)?
Задание 2.
Дать сравнительную характеристику растровой и векторной графики. Представить её в виде таблицы:
Таблица 1. Сравнительная характеристика векторной и растровой графики
1.3.1. Принцип растровой графики. Растровое изображение представляет собой мозаику из очень мелких элементов ‑ пикселей. Оно похоже на лист клетчатой бумаги, на котором каждая клеточка (пиксель) закрашена определенным цветом, и в результате такой раскраски формируется изображение (см. рис. 1.7).
Как можно заметить, принцип растровой графики чрезвычайно прост. Он был изобретен и использовался людьми за много веков до появления компьютеров. Изображение строится из дискретных элементов в таких направлениях искусства, как мозаика, витражи, вышивка и др. Другой пример: эффективным способом переноса изображения с подготовительного картона на стену, предназначенную для фрески, является рисование «по клеточкам». Суть этого метода заключается в следующем. Картон с рисунком и стена, на которую будет переноситься рисунок, покрываются равным количеством клеток, затем фрагмент рисунка из каждой клетки картона тождественно изображается в соответствующей клетке стены.
Растровая графика работает с сотнями и тысячами пикселей, которые формируют рисунок. В компьютерной графике термин «пиксель» может обозначать разные понятия, такие как:
Наименьший элемент изображения на экране компьютера;
Отдельный элемент растрового изображения;
Точку изображения, напечатанного на принтере.
Поэтому, чтобы избежать путаницы, будем пользоваться следующей терминологией: видеопиксель ‑ наименьший элемент изображения на экране;
- пиксель ‑ отдельный элемент растрового изображения;
- точка ‑ наименьший элемент, создаваемый принтером.
При этом для изображения одного пикселя могут быть использованы один или несколько видеопикселей или точек.
Экран дисплея разбит на фиксированное число видеопикселей, которые образуют графическута сетку «растр» из фиксированного числа строк и столбцов. Размер графической сетки обычно представляется в форме N М , где N ‑ количество видеопикселей по горизонтали, а М ‑ по вертикали. На дисплеях используются, например, такие размеры графической сетки; 640 х 480, 800 х 600, 1024 х 768, 1240 х 1024 и др. Видеопиксели очень малы (менее 0,3 мм) и расположены близко друг к другу. Чтобы изображение могло восприниматься глазом, его необходимо составить из сотен или тысяч видеопикселей, каждый из которых должен иметь свой собственный цветовой оттенок. Увеличенный видеопиксель представляет собой обычный квадрат.
1.3.2. Достоинства растровой графики. У данного типа графики есть два основных достоинства, а именно:
1.Каждому видеопикселю можно придать любой из миллионов цветовых оттенков. Если размеры пикселей приближаются к размерам видеопикселей, то растровое изображение выглядит не хуже фотографии. Таким образом,растровая графика эффективно представляет изображения фотографического качества.
2.Компьютер легко управляет устройствами вывода, которые используют точки для представления отдельных пикселей. Поэтому растровые изображения могут быть легко распечатаны на принтере.
1.3.3. Недостатки растровой графики. В файле растрового изображения запоминается информация о цвете каждого видеопикселя в виде комбинации битов. Изображение наиболее простого типа имеет только два цвета (например, белый и черный). В этом случае для кодирования цвета каждого видеопикселя требуются два значения, значит, достаточно одного бита памяти ‑ двух (2 1) значений: 0 и 1. Если цвет видеопикселя определяется двумя битами, то мы имеем четыре (2 2) возможных комбинации 0 и 1: 00, 01, 10, 11, значит, уже можно закодировать четыре цвета. Четыре бита памяти позволяют закодировать 16 (2 4) цветов, восемь битов ‑ 256 (2 8) цветов, 24 бита ‑ 16777216 (2 24) различных цветовых оттенков.
Простые растровые картинки занимают небольшой объем памяти (несколько десятков или сотен килобайтов). Изображения фотографического качества часто требуют нескольких мегабайтов. Например, если размер графической сетки 1240×1024, а количество используемых цветов ‑ 16 777 216, то объем растрового файла составляет около 4 Мб, так как информация о цвете видеопикселей в файле занимает
1240 1024 × 24 = 30474240 (бит), или
30474240 ÷ 8 = 3 809 280 (байт), или
3 809 280 ÷ 1024 = 3720 (Кб),
или 3720 ÷ 1024 = 3,63 (Мб).
Таким образом, для хранения растровых изображений требуется большой объем памяти.
Самым простым решением проблемы хранения растровых изображений является увеличение емкости запоминающих устройств компьютера. Современные жесткие и оптические диски предоставляют значительные объемы памяти для данных. Оборотной стороной этого решения является стоимость, хотя цены на эти запоминающие устройства в последнее время заметно снижаются.
Другой способ решения проблемы заключается в сжатии графических файлов, т. е. использовании программ, уменьшающих размеры файлов растровой графики за счет изменения способа организации данных. Существует несколько методов сжатия графических данных. В простейшем из них последовательность повторяющихся величин (в нашем случае ‑ набор битов для представления видеопикселей) заменяется парой величин ‑ повторяющейся величиной и количеством ее повторений.
Такой метод сжатия называется RLE (Run-Length Encoding). Метод RLE лучше всего работает с изображениями, которые содержат большие области однотонной закраски, но намного хуже с его помощью сжимаются фотографии, так как в них почти нет длинных строк из пикселей одинакового цвета.
Сильно насыщенные узорами изображения хорошо сжимаются методом LZW (его название составлено из первых букв фамилий его разработчиков ‑ Lempel, Ziv и Welch).
Объединенная группа экспертов по фотографии (Joint Photographic Experts Group) предложила метод JPEG для сжатия изображений фотографического качества.
Растровое изображение после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, области однотонной закраски могут приобрести странный узор; кривые и прямые линии, которые выглядели гладкими, могут неожиданно стать пилообразными. Если уменьшить, а затем снова увеличить до прежнего размера растровый рисунок, то он станет нечетким и ступенчатым, а закрашенные области могут быть искажены. Причина в том, что изменение размеров растрового изображения производится одним из двух способов;
Все пиксели рисунка изменяют свой размер (становятся больше или меньше);
Пиксели добавляются или удаляются из рисунка (это называется выборкой пикселей в изображении).
При первом способе масштабирование изображения не меняет количество входящих в него пикселей, но изменяется количество элементов (видеопикселей или точек), необходимых для построения отдельного пикселя и при увеличении рисунка «ступенчатость» становится все более заметной ‑ каждая точка превращается в квадратик.
Выборка же пикселей в изображении может быть сделана двумя способами. Во-первых, можно просто продублировать или удалить необходимое число пикселей. Во-вторых, с помощью определенных вычислений программа может создать пиксели другого цвета, определяемого первоначальным пикселем и его окружением. При этом возможно исчезновение из рисунка мелких деталей и тонких линий, а также уменьшение резкости изображения (размытие). Итак, растровые изображения имеют ограниченные возможности при масштабировании, вращении и других преобразованиях.
1.3.4. Принцип векторной графики. В векторной графике изображения строятся из простых объектов ‑ прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, областей одного или разных цветов и т. п., называемых примитивами. Из простых векторных объектов создаются различные рисунки. Комбинируя векторные объекты ‑ примитивы и используя закраску различными цветами, можно получить и интересные иллюстрации. Векторные примитивы задаются с помощью описаний. Примеры описаний:
Рисовать линию от точки А до точки В;
Рисовать эллипс, ограниченный заданным прямоугольником и т.п.
Информация о цвете объекта сохраняется как часть его описания, т. е. в виде векторной команды (а вот для растровых изображений хранится информация о цвете каждого видеопикселя). Векторные команды сообщают устройству вывода о том, что необходимо нарисовать объект, используя максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Чем больше элементов используется устройством вывода для создания объекта, тем лучше этот объект выглядит.
Для получения векторных изображений, как правило, используются редакторы векторной графики (Adobe Illustrator CS2, Macromedia Freehand, CorelDRAW), которые широко применяются в области дизайна, технического рисования, а также для оформительских работ. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. В процессе рисования специальное программное обеспечение формирует векторные команды, соответствующие объектам, из которых строится рисунок.
Вероятнее всего, что пользователь в редакторе никогда не увидит векторных команд. Однако знания о том, как описываются векторные рисунки, помогают понять достоинства и недостатки векторной графики. Файлы векторной графики могут содержать растровые изображения в качестве объектов одного из типов. Большинство редакторов векторной графики позволяют только разместить растровое изображение в векторной иллюстрации, изменить его размер, выполнить перемещение, поворот, обрезку, но не дают возможности работать с отдельными пикселями. Дело в том, что векторные рисунки состоят из отдельных объектов, с которыми можно работать порознь. С растровыми же изображениями так поступать нельзя, так как объектом здесь является весь растровый фрагмент в целом. Но в некоторых редакторах векторной графики допускается применение к растровым объектам специальных эффектов размытия и резкости, в основе которых лежит изменение цветов соседних пикселей(пиксель обладает одним свойством ‑ цветом).
1.3.5. Достоинства векторной графики. Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают относительно небольшой объем памяти компьютера. Даже векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, требуют память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Для аналогичного растрового рисунка необходима в 10-1000 раз большая память.
Рассмотрим такой пример. Пусть векторное описание квадрата в системе координат экрана определяется следующим образом;
RECTANGLE 1, 1, 200, 200, Red, Green, здесь; (1, 1) ‑ координаты левого верхнего, а (200, 200) ‑ правого нижнего угла квадрата; Red ‑ цвет закраски, Green ‑ цвет контура. Такое описание требует 30 байтов памяти (двоичный код символа занимает 1 байт). Этот же квадрат в виде несжатого растрового изображения с 256 цветами будет занимать память объемом:
200 × 200 ÷ 8= 320000 (бит), или
320000 ÷ 8 = 40 000 (байт), или
40 000 ÷ 1024 = 39,06 (Кб).
Отсюда следует, что несжатое растровое описание квадрата в нашем примере требует в 1333 раза большей памяти (40000 ÷ 30=1333,333), чем его векторное описание. Таким образом, векторные изображения занимают относительно небольшой объем памяти.
Векторные объекты задаются с помощью описаний. Поэтому, чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего этот эллипс. И снова для рисования объекта будет использоваться максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Следовательно, векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.
В ряде случаев возможно преобразование растровых изображений в векторные. Этот процесс называется трассировкой. Программа трассировки растровых изображений отыскивает группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты. Однако получаемые результаты чаще всего нуждаются в дополнительной обработке.
1.3.6. Недостатки векторной графики. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных рисунков. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась для построения чертежей, диаграмм, графиков, а также для создания технических иллюстраций. С развитием компьютерных технологий ситуация несколько изменилась; сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к реалистическим. Однако векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества. Дело в том, что фотография ‑ мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов ‑ достаточно сложная задача.
Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды. Поэтому сначала нужно проверить, понимает ли принтер векторные команды данного стандарта, напечатав какой-нибудь простой векторный рисунок. После успешного завершения его печати можно уже печатать сложное изображение. Если же принтер не может распознать какой-либо примитив, то следует заменить его другим ‑ похожим, понятным принтеру. Таким образом, векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как задумывалось изначально.
1.3.7. Особенности редакторов растровой и векторной графики. Для начала приведем сравнительную характеристику растровой и векторной графики, а результаты сведем в табл. 1.1.
Графические редакторы ‑ это инструменты компьютерного художника, с помощью которых он создает и редактирует изображения. В настоящее время существует много различных графических редакторов. Поэтому важно знать, какой редактор наилучшим образом подходит для решения конкретной задачи. Улучшение качества изображений, а также монтаж фотографий выполняются в редакторах растровой графики. Для создания иллюстраций обычно используются редакторы векторной графики, которые также называют программами рисования.
