3.2. Компьютерная графика
Раздел 3. Информационные технологии (3 часа)
📋 Содержание темы:
Что такое компьютерная графика?
Компьютерная графика — это область информатики, занимающаяся созданием и обработкой изображений с помощью компьютера.
Изображения могут быть как двумерными (2D), так и трёхмерными (3D).
Области применения компьютерной графики: дизайн, архитектура, медицина, наука, инженерия, кино, игры, реклама, образование, полиграфия.
Растровая графика
Растровое изображение состоит из множества точек — пикселей. Каждый пиксель имеет свой цвет.
Характеристики растровой графики:
| Характеристика | Описание |
|---|---|
| Разрешение | Количество пикселей (ширина × высота) |
| Глубина цвета | Количество бит на пиксель (определяет количество цветов) |
| Размер файла | Пропорционален разрешению и глубине цвета |
Достоинства и недостатки:
✅ Достоинства
ФотореалистичностьТонкие цветовые переходы
vs
❌ Недостатки
Теряет качество примасштабировании
Важно: При увеличении растрового изображения появляется пикселизация — изображение становится размытым, видны отдельные квадратики-пиксели.
Векторная графика
Векторное изображение описывается математическими формулами — линиями, кривыми, геометрическими фигурами.
Характеристики векторной графики:
| Характеристика | Описание |
|---|---|
| Элементы | Точки, линии, кривые (сплайны), многоугольники |
| Свойства | Цвет заливки, цвет и толщина контура, прозрачность |
| Размер файла | Обычно меньше растрового; зависит от сложности |
Достоинства и недостатки:
✅ Достоинства
Масштабируется безпотери качества
vs
❌ Недостатки
Сложно передаватьфотореалистичные сцены
Интересно: Векторная графика используется для создания логотипов, иконок, шрифтов, чертежей, схем. Её можно масштабировать до любого размера без потери качества.
Цветовые модели
Модель RGB (Red, Green, Blue)
Аддитивная цветовая модель. Цвет образуется смешением красного, зелёного и синего света. Используется для экранов (мониторы, телефоны, телевизоры).
- R (0–255) + G (0–255) + B (0–255) = любой цвет
- RGB(0,0,0) = чёрный, RGB(255,255,255) = белый
- Глубина: 24 бита (8 бит × 3 канала)
Модель CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key)
Субтрактивная цветовая модель. Используется в полиграфии (печати). Цвет образуется смешением красок.
- C — голубой, M — пурпурный, Y — жёлтый, K — чёрный
- Бумага отражает свет; краски поглощают часть спектра
🎨 RGB-палитра
Перемещайте ползунки, чтобы увидеть, как из трёх базовых цветов образуются новые:
RGB(128, 50, 200)
Форматы графических файлов
| Формат | Тип | Сжатие | Особенности |
|---|---|---|---|
| BMP | Растровый | Без сжатия | Большой размер, используется в Windows |
| JPEG (.jpg) | Растровый | С потерями | Фотографии, малый размер, теряет качество |
| PNG | Растровый | Без потерь | Поддерживает прозрачность, для веба |
| GIF | Растровый | Без потерь | 256 цветов, анимация |
| TIFF | Растровый | Без потерь | Для полиграфии, большой размер |
| SVG | Векторный | - | Масштабируемый, для веба |
| WEBP | Растровый | С и без потерь | Современный формат для веба |
Совет: Для фотографий в Интернете используйте JPEG (хорошее качество при малом размере). Для изображений с текстом или прозрачностью — PNG. Для иконок и логотипов — SVG.
Графические редакторы
Графический редактор — это программа для создания, редактирования и обработки изображений.
| Название | Тип | Платформа |
|---|---|---|
| Adobe Photoshop | Растровый | Windows, macOS |
| GIMP | Растровый | Windows, macOS, Linux (бесплатный) |
| Paint.NET | Растровый | Windows (бесплатный) |
| Krita | Растровый | Windows, macOS, Linux (бесплатный) |
| Adobe Illustrator | Векторный | Windows, macOS |
| Inkscape | Векторный | Windows, macOS, Linux (бесплатный) |
| CorelDRAW | Векторный | Windows |
| Figma | Векторный | Веб-сервис (бесплатный) |
Основные операции в графическом редакторе:
- ✏️ Рисование — кисть, карандаш, фигуры
- ✂️ Выделение — прямоугольная, круглая, «волшебная палочка»
- 🖌️ Заливка — сплошная, градиентная
- 📐 Трансформация — поворот, масштабирование, искривление
- 🔧 Коррекция — яркость, контраст, цветовой баланс
- 🎭 Фильтры и эффекты — размытие, резкость, стилизация
- 🧹 Удаление дефектов — штамп, восстанавливающая кисть
Слои в графическом редакторе
Слой — это отдельный элемент изображения, который можно редактировать независимо от других.
Зачем нужны слои?
- Работа с элементами по отдельности, не затрагивая остальные
- Легко перемещать, изменять размер и удалять отдельные элементы
- Изменять порядок наложения элементов
- Применять эффекты к отдельным частям изображения
- Работать в группе — каждый участник отвечает за свой слой
Типы слоёв:
| Тип | Описание |
|---|---|
| Фоновый | Нижний слой, обычно заблокирован |
| Обычный | Содержит изображения или рисунки |
| Текстовый | Содержит текст (редактируемый) |
| Корректирующий | Изменяет цвета и яркость нижележащих слоёв |
Совет: Всегда давайте слоям осмысленные имена («Фон», «Текст», «Логотип») — это упрощает работу в сложных проектах.
Цифровое фото и обработка изображений
Цифровые фотографии создаются с помощью цифровых камер и смартфонов. Качество фото зависит от:
- Разрешения матрицы — мегапиксели (Мп). 1 Мп = 1 000 000 пикселей
- Светосилы объектива
- Качества оптики
- Настроек камеры — ISO, выдержка, диафрагма
Этапы обработки цифрового фото:
- Кадрирование — обрезка лишних частей
- Коррекция экспозиции — осветление/затемнение
- Цветокоррекция — баланс белого, насыщенность
- Ретушь — удаление дефектов, шумов
- Добавление эффектов — фильтры, текстуры
- Сохранение в нужном формате
Важно: При обработке фотографий всегда сохраняйте оригинал! Используйте формат RAW (если камера поддерживает) или сохраняйте копию в формате без потерь (TIFF, PNG).
📷 Расчёт объёма цифрового фото
Фрактальные изображения
Фрактал — это самоподобная фигура: её мелкие части по форме напоминают всю фигуру целиком. Фракталы строятся математическими формулами и создаются компьютером.
Свойства фракталов:
- Самоподобие — часть фрактала похожа на целое
- Несложная формула — множество Мандельброта, множество Жюлиа строятся простыми итерациями
- Фрактальная размерность — не целое число (1 ≤ D ≤ 2)
Примеры фракталов: Снежинка Коха, Треугольник Серпинского, Ковёр Серпинского, Множество Мандельброта. Фракталы используются в компьютерной графике для генерации реалистичных ландшафтов, облаков и деревьев.
Ключевая мысль: Фракталы — наглядный пример того, как из простых математических правил возникают сложные и красивые структуры. Природа тоже «использует» фракталы — ветви деревьев, береговые линии, облака.