Разработка методических приемов и проведение курса по компьютерной графике с использованием видео-роликов

Компьютер хранит элементы изображения (линии, кривые, фигуры) в виде математических формул. При открытии файла программа прорисовывает элементы изображения по их математическим формулам (уравнениям).

Точка. Этот объект на плоскости представляется двумя числами (х, у), указывающими его положение относительно начала координат.

Прямая линия. Ей соответствует уравнение y=kx+b. Указав параметры k и b, все-где можно отобразить бесконечную прямую линию в известной системе координат, то есть для задания прямой достаточно двух параметров. Отрезок прямой. Он отличается тем, что требует для описания еще двух параметров – например, координат x1 и х2 начала и конца отрезка. Кривая второго порядка. К этому классу кривых относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности, то есть все линии, уравнения которых содержат степени не выше второй. Кривая второго порядка не имеет точек перегиба. Прямые линии являются всего лишь частным случаем кривых второго порядка. Формула кривой второго порядка в общем виде может выглядеть в соответствии с рисунком 2.7.5.

 

Рисунок 2.7.5. График

 

Кривая третьего порядка. Отличие этих кривых от кривых второго порядка состоит в возможном наличии точки перегиба. Например, график функции у = x3 имеет точку перегиба в начале координат. Именно эта особенность позволяет сделать кривые третьего порядка основой отображения природных объектов в векторной графике, в соответствии с рисунком 2.7.6. Например, линии изгиба человеческого тела весьма близки к кривым третьего порядка. Все кривые второго порядка, как и прямые, являются частными случаями кривых третьего порядка.

 

 
 Рисунок 2.7.6. График кривой

 

Кривая третьего порядка (слева) и кривая Безье (справа).

Кривые Безье. Это особый, упрощенный вид кривых третьего порядка Метод построения кривой Безье (Bezier) основан на использовании пары касательных, проведенных к отрезку линии в ее окончаниях. Отрезки кривых Безье описываются восемью параметрами, поэтому работать с ними удобнее. На форму линии влияет угол наклона касательной и длина ее отрезка. Таким образом, касательные играют роль виртуальных “рычагов”, с помощью которых управляют кривой.

Векторное изображение  масштабируется без потери качества: масштабирование изображения происходит при помощи математических операций: параметры примитивов просто умножаются на коэффициент масштабирования, в соответствии с рисунком 2.7.7.

 

Рисунок 2.7.7. Ели

 

Векторные изображения: более схематичны, менее реалистичны, чем растровые изображения, «не фотографичны».

Близкими аналогами  являются слайды мультфильмов, представление  математических функций на графике, в соответствии с рисунком 2.7.8.

 

Рисунок 2.7.8. Мышь 
 

Программы для работы с векторной графикой: Corel Draw, в соответствии с рисунком 2.7.9, Adobe Illustrator, Fractal Design Expression, Macromedia Freehand, AutoCAD.

 

Рисунок 2.7.9. Вид графики 

Применение: для создания вывесок, этикеток, логотипов, эмблем и пр. символьных изображений,  для построения чертежей, диаграмм, графиков, схем, для рисованных изображений с четкими контурами, не обладающих большим спектром оттенков цветов, для моделирования объектов изображения, для создания 3-х мерных изображений.

Трехмерная  графика.

Для создания реалистичной модели объекта используют геометрические примитивы (прямоугольник, куб, шар, конус и прочие) и гладкие, так называемые сплайновые поверхности. Вид поверхности при этом определяется расположенной в пространстве сеткой опорных точек. Каждой точке присваивается коэффициент, величина которого определяет степень ее влияния на часть поверхности, проходящей вблизи точки. От взаимного расположения точек и величины коэффициентов зависит форма и “гладкость” поверхности в целом.

В упрощенном виде для пространственного моделирования объекта требуется: спроектировать и создать виртуальный каркас, в соответствии с рисунком 2.7.10 (“скелет”) объекта, наиболее полно соответствующий его реальной форме.

 

Рисунок 2.7.10. Стул

 

Спроектировать  и создать виртуальные материалы, по физическим свойствам визуализации похожие на реальные; присвоить материалы различным частям поверхности объекта (на профессиональном жаргоне – “спроектировать текстуры на объект”).

Настроить физические параметры пространства, в котором будет действовать объект, – задать освещение, гравитацию, свойства атмосферы, свойства взаимодействующих объектов и поверхностей.

Задать траектории движения объектов, рассчитать результирующую последовательность.

Наложить поверхностные эффекты на итоговый анимационный ролик, в соответствии с рисунком 2.7.11.

 

Рисунок 2.7.11. Домик 

 

Программы для работы с трехмерной графикой: Компас, в соответствии с рисунком 2.7.12, 3D Studio MAX 5, AutoCAD.

 

Рисунок 2.7.12. Кнопка

 

Применение: научные расчеты, инженерное проектирование, компьютерное моделирование физических объектов изделия в машиностроении, видеороликах, архитектуре, изделиях машиностроения изображения моделируются  и перемещаются в пространстве.

Фрактальная графика.

Фрактальная графика  – одна из быстроразвивающихся и  перспективных видов компьютерной графики. Математическая основа  - фрактальная геометрия. Фрактал – структура, состоящая из частей, подобных целому. Одним из основных свойств является само подобие. Фрактус – состоящий из фрагментов).

Объекты называются само подобными, когда увеличенные части объекта походят на сам объект. Небольшая часть фрактала содержит информацию о всем фрактале.

В центре находится  простейший элемент – равносторонний треугольник, который получил название – фрактальный, в соответствии с рисунком 2.7.13.

 

Рисунок 2.7.13. Треугольник

 

На среднем  отрезке сторон строятся равносторонние треугольники со стороной =1/3а от стороны исходного фрактального треугольника, в соответствии с рисунком 2.7.14.

 

Рисунок 2.7.14. Звезда

 

В свою очередь на средних отрезках сторон, являющихся объектами первого поколения строятся треугольника второго поколения1/9а от стороны исходного треугольника, в соответствии с рисунком 2.7.15.

 

Рисунок 2.7.15. Многоуровневая звезда

 

Таким образом, мелкие объекты повторяют свойства всего объекта. Процесс наследования можно продолжать до бесконечности, в соответствии с рисунком 2.7.16.

 

Рисунок 2.7.16. Объемная звезда

 

Полученный  объект носит название – фрактальной фигуры. Программа для работы с фрактальной графикой:

Фрактальная вселенная 4.0 fracplanet

Применяют: Математики, Художники.

Вопросы:

1. Перечислите все виды графики;
2. Какая графика устарела и практически не используется на сегодняшний день?
3. В чем преимущества растровой графики?
4. В чем  недостатки растровой графики?
5. В чем преимущества векторной графики?
6. В чем  недостатки векторной графики?
7. Какая графика используется при создании компьютерных игр?

Домашнее задание:

Привести примеры  использования различных видов графики на канале центрального телевидения.

Лабораторная  работа №2.

Тема урока: Интерактивная графика в программе CorelDraw.

Цели:

1. обучающие: сформировать умения и навыки при работе с интерактивными инструментами;
2. развивающие: учить учащихся выделять главное в изучаемом материале;
3. воспитательные: формировать у учащихся стремление к постоянному развитию способностей.

Тип урока: обобщение  и систематизация знаний.

Программные средства обучения: Windows XP, CorelDraw.

Ход урока.

План урока:

1. Организационный момент;
2. Изучение нового материала:

• сообщение темы урока, постановка целей: записать число в тетрадь, тему урока, план работы на уроке;

• актуализация опорных знаний;

На прошлом  уроке мы с Вами рассмотрели окно программы CorelDraw, главное меню программы, инструменты для рисования объектов, а также научились создавать простейшие изображения.

• изучение нового материала;

Кривая – это основная категория в CorelDRAW. Практически любой объект, создаваемый в CorelDRAW интерпретируется как кривая. Так прямые линии, прямоугольники, эллипсы и другие объекты являются, по сути, замаскированными кривыми. Единственный тип объектов, который CorelDRAW не пытается интерпретировать как кривую, являются точечные (растровые) изображения, импортируемые этот редактор.

При описании векторных  объектов как кривых существует такое  понятие как «путь». Если путь замкнут, то объект имеет внутреннюю область, которая может быть залита цветом. Любой путь состоит из отдельных сегментов и узлов, соединяющих эти сегменты.

Однако при  использовании большинства инструментов создаваемые объекты несут в  себе определенные характеристики (критерии). Например, текст имеет определенный размер, тип, межсимвольный интервал и др. Однако любой объект можно преобразовать в обычную кривую, таким образом лишая их особого статуса.

Преобразование  объекта в кривую осуществляется командой Преобразовать кривую из контекстного меню. После этого объект становится независимой кривой, и у него появляются дополнительные маркеры-узлы. Перетаскивая маркеры-узлы можно до неузнаваемости изменить форму объекта. Кроме того, попробуйте  щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу, т.е. вызвать контекстное меню узла. Там находится большое количество команд для настроек узла. Контекстное меню узла содержит набор команд, преобразующих и настраивающих узел или кривую.

Например, команда  Добавить создает дополнительный узел на прилегающем сегменте. Команда В Кривую превращает прямую линию прилегающего сегмента в кривую и наоборот.

Учащимся предлагается самостоятельно изучить материал, используя  информационный лист, (выписать в тетрадь  главные моменты) (Приложение Б). На работу отводится 15 минут.

CorelDRAW имеет несколько инструментов для создания интерактивных эффектов:

1. Интерактивное перетекание. Этот инструмент образует между двумя объектами промежуточную группу объектов, создавая таким образом эффект перетекания. (выбрав инструмент, соедините при нажатой левой кнопке мыши два объекта). На панели свойств можно обнаружить большое количество параметров перетекания.
2. Интерактивный контур (нажать левую кнопку на крае объекта и, не отпуская, перетащить мышь в сторону или к центру объекта).
3. Интерактивное искажение (потянуть узел объекта или специальный маркер, в зависимости от типа искажения). Тип искажения и другие параметры задаются на Панели свойств.
4. Интерактивная оболочка. Инструмент предназначен для «мягкого» искажения формы объекта. (потянуть за специальные маркеры, которые появятся после выбора инструмента).
5. Интерактивное выделение. Инструмент создает объем объекту. (перетащить при нажатой левой кнопке указатель от центра объекта в сторону).
6. Интерактивная тень (аналогично инструменту выделения).
7. Интерактивная прозрачность (при нажатой левой кнопке перетащить указатель от одного края объекта к другому).

• техника безопасности при работе за компьютером. Практическая работа;

Давайте вспомним правила техники безопасности при  работе за компьютером:

1. Включать компьютер с разрешения преподавателя?
2. Входить в систему только под своим пользователем?
3. Не трогать руками экран монитора?
4. Содержать в чистоте рабочее место?
5. Расстояние от глаз до экрана монитора  должно быть 60-70 см.?

• закрепление изученного материала.

Используя рабочую тетрадь, ответьте на предложенные вопросы самоконтроля:

1. Для каких целей используется эффект перетекание?
2. Как называется эффект придания объема плоским фигурам?
3. Какие клавиши используют при создании эффекта интерактивной оболочки? Каково их назначение
4. Назовите типы огибающей?
5. Что понимается под термином «прозрачность»?
3. Заключительный этап: