Компьютерлік графика мүмкіндіктерін оқытудың теориялық негіздері

Растрлық және векторлық графиканың салыстырмалы сипаттамалары 

Бейнені ұсыну әдісі. Растрлық бейне бірнеше пиксельдерден  тұрады. Векторлық бейне командалар тізбегі ретінде болады (1.6-сурет). Нақты әлем объектілерін ұсынуда растрлық суреттер тиімді қолданылады. Векторлық графика фотографиялық сападағы бейнелерді алуға мүмкіндік бермейді.

1.6-сурет. Векторлық бейне.

 

Бейнені жөндеу сапасы. Растрлық бейнелерді масштабтау және айналдыруда бұзылу пайда болады. Векторлық бейне сапасын жоғалтпай оңай түрленеді.

Бейнені баспаға шығару ерекшелігі. Растрлық бейнелер принтерлерде оңай шығарылады. Векторлық бейнелер кейде  баспаға шығарылмайды немесе қағазда  дұрыс көрінбейді (1.7-сурет). 

1.7-сурет. Растр және вектордың айырмашылығы.

Фрактальдық графика

Фрактал – жеке элементтері аталық құрылым қасиеттерін иеленетін объект. Мұнда объектіні тек бірнеше математикалық теңдеулермен сипаттауға болады. Фракталдар бейне класстарын сипаттауға мүмкіндік береді, оларды бөлшектеп сипаттау үшін аз жад қажет болады. Бірақ ол өз классына жатпайтын бейнелерге нашар қолданылады. Фракталдық графикамен жұмысқа арналған бағдарламалық құралдар математикалық есептеулерлер арқылы бейнелерді автоматты генерациялау үшін қолданылады. Фракталдық көркемдік композицияны құру мәні сурет салуда емес, бағдарламалауда болып табылады.

1.8-сурет. Фрактальдық ағаш.

 

Фрактальдық бейне – векторлық бейне сияқты математикалық есептеулер мен негізделген (1.8-сурет). Оның базалық элементі формула болып табылады. Яғни фрактальдық бейнені алу үшін бағдарламалау қажет. Бұл компьютер жадында ешқандай объектінің сақталмайтынын және кескін тек қана теңдеулер бойынша құрылатынын білдіреді. Фрактальдық бейне векторлық бейнеге өте ұқсас болып келеді [1]. Фрактальдық бейнеде векторлық бейнедегідей негізгі элементтері компьютер жадында математикалық формулалар және сандық параметрлер түрінде сақталатын қарапайым геометриялық фигуралар (шеңбер, төртбұрыш, сызық, доға т.б.) болып табылады.    

Үшөлшемді графика

Үшөлшемді графика (3D – ағылшыннан аударғанда three dimensions – «үш өлшем») үшөлшемді кеңістікте объектілермен жұмыс атқарады. Әдетте нәтиже жазық кртинканы, проекцияны білдіреді. Үшөлшемді компьютерлік графика кино және компьютерлік ойындарда қолданылады. Үшөлшемді компьютерлік графикада барлық объектілер жазықтық жиынтығы ретінде ұсынылады. Минималды жазықтық полигон деп аталады. Полигон ретінде үшбұрыштарды қабылдайды. 3D-графикада барлық визуалды түрлендірулерді матрицалар басқарады. Компьютерлік графикада матрицаның үш түрі қолданылады:

• айналдыру матрицасы;
• қозғалту матрицасы;
• масштабтау матрицасы.

Кез-келген полигонды  төбелері бар координат жиынтығы ретінде ұсынуға болады. Осылайша, үшбұрыштың 3 төбесі болады. Әрбір төбенің координаталары (x, y, z) векторын ұсынады. Векторды сәйкес матрицаға көбейте отырып, біз жаңа вектор аламыз. Осындай түрлендіруді полигонның барлық төбелерімен орындай отырып, ал барлық полигондарды түрлендіре отырып, айналған/жылжыған/масштабталған жаңа объект аламыз

CGI графика мүмкіндіктері

Компьютерде түстерді ұсыну. Түстік кеңістік, түстік модель

 

RGB түсті жіберу жүйесі. Компьютерлік графикада түсті беру және сақтау үшін оны ұсынудың әртүрлі формалары қолданылады. Жалпы жағдайда түс түстік жүйеде сандар, координаттар жиынтығын білдіреді. Компьютерде түсті сақтаудың және өңдеудің стандартты әдістері адам көзқарасының қасиеттерімен шартталған. Көбіне дисплейлер үшін  RGB жүйесі және типографиялық жұмыстар үшін CMYK жүйесі қолданылады. Кейде үштен көп компоненттер жүйесі қолданылады (1.9-сурет).            1.9-сурет. Фрактальдық ағаш.

Графиканың нақты жағдайы

Монитордағы кез-келген бейне, өзінің жазықтығына қатысты  растрлық болып табылады, себебі монитор  – бұл матрица, ол бағандар және жолдардан тұрады. Үшөлшемді графика тек біздің қиялымызда ғана бар, себебі біз монитордан көріп отырғанымыз – бұл үшөлшемді фигура проекциясы, ал кеңістікті өзіміз құрамыз. Осылайша, графиканы визуализациялау тек растрлық және векторлық болып табылады, ал визуалдау әдісі тек растр [2].

Ғылым аймағындағы компьютерлік графика

Алғашқы компьютерлер тек  ғылыми және өндірістік тапсырмаларды  шешу үшін қолданылған. Бұл нәтижелерді  жақсы түсіну үшін оларды графикалық өңдеуге жүктейтін, графиктер, диаграммалар, сызбалар тұрғызатын (1.10-сурет). Машинадағы алғашқы графиктерді символдық баспа түрінде алды. Одан кейін арнайы құрылғылар – қағазда сия қауырсынымен сызбаларды және графиктерді сызу үшін графоқұрушылар (плоттерлер) пайда болды.     Компьютерлік графика ғылыми қызметтің бір аймағы болып табылады. Компьютерлік графика аймағында диссертациялар қорғалып, әртүрлі конференциялар өткізіледі:

• Siggraph конференциясы, АҚШ-та өткізіледі;
• Графикон конференциясы, Ресейде өткізіледі;
• CG-оқиғасы, Ресейде өткізіледі;
• CG Wave, Ресейде өткізіледі.

 

                                                                                            

 

 

 

 

 

 

 

1.10-сурет. Кешенді төртөлшемді (4D)

 кеңістіктегі кешенді функция графигі.

 

Қызметтік графика 

Қызметтік графика –  мекеменің жұмыс көрсеткішін  көрнекі ұсыну үшін арналған компьютерлік графика. Жоспарлық көрсеткіштер, есеп құжаттары, статистикалық мәліметтер – бұл қызметтік графика көмегімен  иллюстрациялық материалдар құрылатын объектілер. Қызметтік графиканың бағдарламалық құралдары электрондық кесте құрамына кіреді (1.11-сурет).

1.11-сурет. Диаграммалардың түрлері.

 

Құрылымдық графика

Конструкторлық графика  инженер-конструкторлар, архитекторлар, жаңа техниканы ойлап табушылармен қолданылады. Компьютерлік графиканың бұл түрі жобалауды автоматтандыру жүйесінің міндетті элементі болып табылды.

Иллюстративті графика

Иллюстративті графика – бұл компьютер экранында туынды сурет салу және сызу. Иллюстративті графика әдістерін қолданбалы бағдарламалық қамсыздандыруға жатқызады.

Қазіргі заман жаңа ақпараттық технологиялардың дамыған заманы, қазіргі  кезде өмірдің барлық саласында, білім, ғылым, медицина, өнер, кино және т.б. салаларда компьютерлік графика  бағдарламалары кеңінен қолданылады. Жоғарыда аталған компьютерлік графика бағдарламаларының ішінде жиі қолданылатыны растрлық графика бағдарламалары (1.12-сурет). Растрлық графика бағдарламаларының ішінде мүмкіндігі жоғары бағдарламаның бірі AdobePhotoshop бағдарлама дестесі болып табылады.                                                                                  

                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.12-сурет. Иллюстративті бейне.

 

Осы ерекшеліктерді ескере отырып университет колледжі білімгерлеріне компьютерлік графика мүмкіндіктерін оқыту әдістемесін жетілдіру үшін AdobePhotoshop растрлық графика бағдарламасымен жұмыс істеуді негізге алдық [3].

 

 

1.2  AdobePhotoshop бағдарламасы және оның интерфейсі

 

 

Дербес компьютердің пайда болуы көптеген мамандықтарды  өзгертті. Баспа ісінде үлкен төңкеріс болды. Компьютерлер жеткілікті дәрежеде мықты болып және сапалы шығару құрылғылары пайда болғаннан кейін жариялау (публикация) істерін автоматтандыратын бағдарламалар дами бастады. Олар үстел–үстілік баспасөз жүйелері (DTP – Desktop Publishing). Бұл салада көп жылдар бойы Adobe Systems Inc компаниясы көшбасшы болды. Ол беттерді сипаттау тілі PostScript-тің бағдарламалық және аппараттық интерпретаторларын жүзеге асырады. PostScript тілі бейнені шығарудың жоғары сапалы құрылғыларын пайдаланады. Photoshop, Illustrator, Frame Maker, InDesign, Acrobat және т.б. қазіргі заманғы баспасөздің бағдарламалық қамсыздандыруының тамаша және мықты жиынтығын құрады. Adobe компаниясы уақыт талабына және компьютердің дамуына қарай баспасөз бағдарламаларының дестесін үнемі жаңартып отырады. Adobe Photoshop бағдарламасы графикалық редакторлар арасында өзінің кең мүмкіндігі, жоғары тиімділігі және жұмыс жылдамдығы арқасында көшбасшы болып табылады. Бағдарлама бейнені жөндеу, баспаға шығару мүмкіндіктеріне ие. Бағдарлама Web-дизайн және электрондық жариялауларда кеңінен қолданылады. Adobe Photoshop редакторы растрлық графиканы (bitmapped images) жөндеуге және құруға арналған. Бағдарлама фотосуреттер және коллаждар, соның ішінде слайд және мультипликация, Web-беттер үшін бейнелермен, кинокадрлармен жұмыс істеуге арналған [4].

Photoshop бағдарламасын жүктеу бірнеше әдіспен орындалады.

1-әдіс. Жұмыс үстелінің тапсырмалар тақтасында орналасқан Пуск (Start) батырмасын шертіп ашылған мәзірден Программы (Programs), одан кейін Adobe Photoshop командасын таңдау керек (1.13-сурет).

1.13-сурет. Adobe Photoshop бағдарламасын жүктеу.

 

2-әдіс. Windows-тың Проводник терезесінде Adobe бумасын, содан кейін онда Photoshop бумасын таңдап онда Photoshop белгісіне екі рет шерту керек.

1.14-сурет. Photoshop бумасының көмегімен бағдарламаны жүктеу.

 

3-әдіс (ең тез және  ыңғайлы). Photoshop үшін жарлық құру қажет. Ол үшін Adobe бумасында орналасқан Photoshop бумасын ашып, Photoshop таңбашасына барып тышқанның сол жақ батырмасын басып тышқан батырмасын жібермей жұмыс үстеліне апару керек (1.14-сурет). Photoshop бағдарламасы жұмыс үстеліндегі жарлықты шерту арқылы жүктеледі.

Интерфейс элементтері. Бағдарламаны жүктегеннен кейін экранда Photoshop бағдарламаның негізгі терезесі пайда болады (1.15-сурет). Бағдарлама интерфейсінің көп элементтері стандартты, әр қосымшада тақырып жолы (1), мәзір жолы (2), опциялар тақтасы (3), құрал-саймандар тақтасы (4), палитралар (5), қалып-күй жолағы (6) болады. Бағдарлама терезесінде тақырыбы бар бейне құжатының терезесі орналасқан (7). Бағдарлама терезесінің тақырыбы (8) батырмасына шерткенде келесі командалары бар жүйелік мәзір ашылады: Қалпына келтіру (Restore), Орын ауыстыру (Move), Өлшем (Size), Бүктеу (Minimize), Қайта ашу (Развернуть) (Maximize), Жабу (Close). Құжат терезесінің (9) тақырып батырмасына шерткенде Келесі (Next) командасымен толықтырылған жүйелік мәзір ашылады. Келесі командасы бірнеше құжат ашық болған кезде басқа құжатты белсенді ету үшін қолданылады. Жүйелік мәзірдің Бүктеу, Қайта ашу/Қалпына келтіру, Жабу командалары да программа (1) және құжат (7) тақырыбының оң жақ бөлігінде батырмалар түрінде келтірілген. Егер бағдарлама тақырыбында Бүктеу (10) батырмасына шертсе бағдарлама терезесі бүктеледі де тақырыптар тақтасында Adobe Photoshop батырмасы пайда болады. Тақырыптар тақтасында орналасқан  Adobe Photoshop батырмасына шерткенде терезенің бұрынғы өлшемі қалпына келеді. Егер құжат тақырыбының Бүктеу (11) батырмасына шертсе, онда құжат терезесі бүктеледі және бағдарлама терезесінің сол жақ төменгі бұрышына орналасады. Егер Қалпына келтіру (12) батырмасына шертсе, құжат терезесінің бұрынғы өлшемі қалпына келеді. Бағдарлама (12) және құжат (13) тақырыбының Қайта ашу батырмасының көмегімен терезе өлшемін максимумға дейін үлкейтуге болады (мұнда Қайта ашу батырмасы Қалпына келтіру батырмасына айналады). Қалпына келтіру батырмасына шертсе терезе бұрынғы өлшемге ие болады. Бағдарлама, құжат немесе палитралар терезесін жабу қажет болса, Жабу батырмасын шерту қажет [5].

            1.15-сурет. Adobe Photoshop бағдарламасының терезесі.

 

Қалып-күй жолағы. Қалып-күй жолағының (6) сол жақ бөлігінде бейне масштабының мәні бар өріс орналасқан, бұл өрісті қажетті параметрларды енгізе отырып өзгертуге болады (1.16-сурет). Жұмыс тобы (Workgroup) батырмасына шерткенде бірнеше қолданушылардың бірге жұмыс істеуі үшін қажетті командалар тізімі ашылады. Үшбұрыш белгілі батырманы шерткенде келесі командалардан тұратын қалып-күй жолағының мәзірі ашылады:

• Document Sizes (Құжат өлшемдері);
• Document Profile (Құжат профилі);
• Document Dimensions (Құжат өлшемдері);
• Scratch Sizes (Жад көлемі);
• Efficiency (Тиімділігі);
• Timing (Уақыт);
• Current Tool (Ағымдағы құрал).

Егер қандай да бір команда жанында жалауша орнатса, онда қалып-күй жолағының өрісінде осы командаға сәйкес ақпарат шығарылады.

1.16-сурет. Ашылған мәзірлі қалып-күй жолағы.

 

Document Sizes (Құжат өлшемдері)  командасына жалауша орнатсақ, қалып-күй жолағының өрісінде қаттамасыз (бірінші сан) белсенді құжат файлының көлемі және бірнеше қаттамалы (екінші сан) файл көлемі көрсетіледі. Document Profile (Құжат профилі) командасын таңдағанда құжаттың түстік профилінің бейнесін аламыз. Document Dimensions (Құжат өлшемдері) командасының көмегімен Edit Preferences Units&Rulers Rulers (Жөндеу Орнатулар Бірліктер және сызғыштар Сызғыштар) командасымен орнатылған өлшем бірліктері бейнеленеді. Scratch Sizes (Жад көлемі) командасы ашық құжатпен алынған жад көлемі және бос жедел жады көлемі туралы ақпарат алуға мүмкіндік береді. Efficiency (Тиімділігі) командасын таңдағанда жедел жадыны пайдаланудың тиімділігі бейнеленеді. Көп жағдайда беттегі бейне өлшемін білу қажет болады. Ол үшін тышқан меңзерін қалып-күй жолағында ұстап, тышқанның сол жақ батырмасын басып оны ұстап тұру керек. Бейне өлшемдері, арналар саны, режим және рұқсаттар туралы мәліметтерді алу үшін тышқан меңзерін қалып-күй жолағына орнатып, алдын-ала <Alt> пернесін басып тұрып тышқанның сол жақ батырмасын басу керек [6].

Бағдарлама мәзірі. Бағдарлама мәзірі бейнені және құжатты басқару функцияларының жақындығы бойынша бұтақ тәрізді байланысқан командалар тобын құрайды. Мәзір командаларының негізгі топтарының тізімі:

• File (Файл). Файлдық амалдар: көшіру, файлды ашу және  жабу, импорт және экспорт. Мұнда бейнені енгізу құрылғыларынан алу, басқа қосымшаларға өту, автоматтандыру және құжатты баспаға шығару алдында тексеру командалары сонымен қатар, Photoshop браузері бейне каталогтарын қарау терезесін шақыру командалары да орналасқан.
• Edit (Жөндеу). Жөндеу командалары: қию, көшіру, өлшемдерді өзгерту, барлық бейнені немесе оның жеке бөліктерін бұрмалау. Осы топта, сонымен қатар оюларды (узоры), қылқалам және фигураларды анықтау командалары, буферді тазалау командалары және программаның барлық орнатулары бар.
• Image (Бейне). Бейнеге әсер ету үшін арналған командалар: реңдік және түстік түзеу, бейне типін өзгерту, қию, фоннан үзінділерді қию және т.с.с.
• Layer (Қабат). Бейне қабаттарын басқару командалары: өшіру, көшіру және т.с.с.
• Select (Ерекшелеу). Ерекшелеуге және ерекшеленген аймақпен жұмыс істеу үшін арналған командалар.
• Filter (Сүзгіш). Бейнелерді арнайы өңдеу үшін арналған командалар. Мұнда міндетті түрде Photoshop жиынтығының сүзгіштері болады және қосымша орнатылған сүзгіштер болуы мүмкін.
• View (Түр). Жұмыс бетінің сыртқы түрін басқару құралдары: масштаб және бейнелеудің түстік моделі, бағыттағыштар, сызғыштар және т.б.
• Window (Терезе). Бағдарламаның негізгі терезесінде жұмыс ортасын ұйымдастыру құралдары – бұл мәзір командалары палитра және құжат терезелерін басқарады.
• Help (Көмек). Анықтамалық ақпаратты, бағдарлама бойынша көмек алуға, көмек көрсетудің онлайндық қызметіне рұқсат алуға арналған командалар.