Что такое компьютерная графика и где она применяется
Компьютерная графика — это создание и обработка изображений на компьютере. С ней связаны фотографии в телефоне, иллюстрации в учебнике, анимация в мультфильмах и модели в играх.
Сферы применения компьютерной графики:
- кино, мультфильмы и компьютерные игры;
- черчение и проектирование: на уроках технологии это чертёжный редактор, у инженеров и архитекторов профессиональные программы;
- медицина: снимки и объёмные модели органов;
- дизайн, реклама, оформление презентаций.
Мультимедиа — это сочетание в одном продукте текста, изображений, звука, анимации и видео. Презентация со слайдами, картинками и звуком относится к мультимедиа. В разных учебниках тема идёт в 6 или 7 классе, но задания очень похожи.
Виды компьютерной графики: растровая, векторная, фрактальная, 3D
Вид графики зависит от того, как хранится изображение.
- Растровая графика. Картинка состоит из маленьких цветных квадратиков, пикселей. Так устроены фотографии. При сильном увеличении видны квадраты, а при растягивании качество падает. Форматы: JPEG, PNG, GIF, BMP.
- Векторная графика. Картинка собрана из простых фигур (примитивов): линий, окружностей, прямоугольников. Для каждой хранятся координаты, цвета и размеры. Рисунок можно увеличивать без потери качества, а файл обычно небольшой. Пример формата: SVG.
- Фрактальная графика. Изображение строится по математической формуле, а части узора повторяют целое.
- Трёхмерная графика (3D). Создаётся объёмная модель, которую можно вращать и рассматривать со всех сторон.
Пиксель — основа именно растровой графики. Этот вопрос часто встречается в тестах.
Для 3D есть три разных инструмента. 3D-моделирование — проектирование фигуры с нуля в редакторе. 3D-сканер оцифровывает готовый предмет и даёт облако точек, поэтому он быстрее всего, когда предмет уже есть. 3D-принтер печатает готовую модель. Плоская 2D-проекция не передаёт сложную объёмную форму, поэтому для таких предметов нужна модель.
Как найти глубину цвета и информационный объём изображения
Для растрового изображения нужны две формулы.
- Количество цветов и глубина цвета связаны так: N = 2^i, где N — число цветов в палитре, а i — глубина цвета, то есть число бит на один пиксель.
- Информационный объём: I = ширина × высота × i, где ширина и высота заданы в пикселях.
Получается объём в битах. Чтобы перейти к байтам, делят на 8, а к Кбайтам — ещё на 1024. Подробнее о единицах читай в теме измерение информации, а о том, как цвет превращается в числа, в теме кодирование информации.
Разбор задачи. Изображение 800×600 пикселей, в палитре 16 цветов. Найди глубину цвета и объём в Кбайтах с тремя знаками после запятой.
- Глубина цвета: 16 = 2⁴, значит i = 4 бита.
- Число пикселей: 800 × 600 = 480 000.
- Объём в битах: 480 000 × 4 = 1 920 000 бит.
- В байтах: 1 920 000 ÷ 8 = 240 000 байт.
- В Кбайтах: 240 000 ÷ 1024 = 234,375 Кбайт.
Ответ: глубина цвета 4 бита, объём 234,375 Кбайт.
Объём векторного файла считают иначе. В таких заданиях каждый примитив записан командой вроде RECTANGLE или CIRCLE с числами и цветами. Считай все символы формулы, включая пробелы и запятые. Если в условии сказано, что один символ занимает 1 байт, число символов и будет объёмом в байтах. Например, в записи CIRCLE 5, 8, 4, Red, Blue ровно 25 символов, то есть 25 байт.
Устройства и форматы: что спрашивают в тестах
В тестах по теме часто проверяют устройства компьютера. Устройства ввода передают данные в компьютер: мышь, клавиатура, сканер, графический планшет, веб-камера. Устройства вывода показывают результат: монитор, принтер, колонки. Больше об этом в теме устройство компьютера.
Для видеоинформации нужны видеокамера или веб-камера, чтобы записать видео, и монитор с колонками, чтобы воспроизвести. Видео хранится в файлах форматов MP4, AVI и других. Формат видно по расширению, подробнее в теме файлы и файловая система.
В вопросах про растровое кодирование отвечай так: изображение делится на сетку пикселей, цвет каждого пикселя записывается числом из нулей и единиц. Про векторное изображение скажи, что оно состоит из примитивов, хранит их параметры и не теряет качества при масштабировании.
Где ошибаются чаще всего
- Путают количество цветов и глубину цвета. Число 256 — это количество цветов, а глубина равна 8 бит, потому что 2⁸ = 256. В формулу объёма подставляют именно i.
- Забывают перевести единицы. Результат в битах нельзя писать как Кбайты. Сначала дели на 8, потом на 1024, а не на 1000.
- Путают растр и вектор. Если картинка при увеличении распадается на квадраты, она растровая. Если линии остаются ровными, векторная.
- Считают не все символы в формуле примитива. Пробелы и запятые тоже символы. Пересчитай запись ещё раз по частям: название, каждое число, каждый цвет.
Какие задания по теме присылают ученики
Чаще всего присылают расчёт глубины цвета и объёма растрового файла, подсчёт объёма векторных формул, тесты про устройства и виды графики. Бывают и творческие задания: сообщение о компьютерной графике, интеллект-карта по командам чертёжного редактора, рассказ о создании изображений в графическом редакторе.
Посмотри список заданий выше и найди похожее на своё: у каждого есть полный ход решения. Если своего нет, сфотографируй условие и отправь его, чтобы получить решение по шагам.