Методика рассмотрения основных понятий компьютерной графики

Технология работы с графической информацией Методические рекомендации по изучению темы При изучении темы «Графические редакторы» рассматриваются вопросы:

Области применения компьютерной графики.

Среда графического редактора (ГР).

Режимы работы.

Команды работы с ГР.

Данные, обрабатываемые ГР.

Данная тема базового курса относится еще к одной области компьютерных информационных технологий — технологии работы с графической информацией. Необходимо отметить, что компьютерная графика — это сравнительно новая область применения ЭВМ. Машины первых двух поколений работали только с числовой и символьной информацией. В период третьего поколения ЭВМ появляются средства машинной графики, но в основном они носили специализированный характер, требовали использования специальных технических и программных средств. Компьютерная графика стала массовой, серийной только во времена четвертого поколения ЭВМ, в период распространения персональных компьютеров.

В учебнике [15] достаточно подробно описываются разнообразные приложения компьютерной графики. К их числу относятся: научная графика, деловая графика, конструкторская графика, иллюстративная графика, художественная и рекламная графика, компьютерная анимация.

Компьютерная графика — это та область информационных технологий, которую ученикам хочется реально увидеть, а не слушать разговоры о ней. Поэтому большое значение имеют демонстрации на компьютере разнообразных продуктов компьютерной графики: красочных рисунков, схем, чертежей, диаграмм, образцов анимационной и трехмерной графики. Следует обратить внимание учеников на то, что любимые многими из них компьютерные игры в большинстве имеют графический интерфейс, причем достаточно сложный. Программы, с помощью которых на компьютере получается трехмерное реалистическое изображение, изобилуют математическими расчетами. Программирование графики — одна из самых сложных областей в современном программировании. Благодаря существованию прикладных графических пакетов компьютерная графика стала доступна широкому кругу пользователей.

К теоретическому содержанию данного раздела базового курса относятся вопросы представления изображения в памяти компьютера. Наиболее подробно эта тема раскрыта в учебнике [15].

Прикладные программные средства. Существует множество прикладных программ, предназначенных для работы с графикой. Для каждого раздела компьютерной графики имеются свои программы. Например, для графической обработки научных данных используется программа Grapher; инженеры-конструкторы для подготовки чертежей пользуются пакетом AutoCad; существуют специализированные пакеты деловой графики, предназначенные для построения диаграмм, отражающих всевозможные статистические данные.

Название «графический редактор» применяется по отношению к прикладным программам, не имеющим какой-либо специализированной ориентации и используемым для «произвольного рисования» или редактирования сканированных изображений. В соответствии с двумя принципами представления графической информации — растровым и векторным — графические редакторы делятся на растровые и векторные редакторы.

К числу простейших растровых редакторов относятся PaintBrush и Paint, (второй стал результатом развития первого). Растровый редактор Adobe Photoshop используется профессиональными дизайнерами. Чаще всего его применяют для редактирования сканированных изображений (фотографий, репродукций картин), создают художественные композиции, коллажи и пр.

Для профессионального рисования на компьютере используются редакторы векторного типа. Наиболее известным из них является CorelDraw. Это профессиональный редактор с богатыми возможностями и в то же время вполне подходящий для детского художественного творчества.

В стандартной поставке Windows в группе «Стандартные» имеется графический редактор Paint. Paint является прямым «родственником» редактора PaintBrush, который работает в среде MS-DOS. В базовом курсе информатики для практической работы с компьютерной графикой обычно используют один из этих редакторов. В профильном курсе компьютерной графики для получения рисованных изображений больше подходит CorelDraw. Заметим, что профессиональные графические редакторы, такие как CorelDraw, Adobe Photoshop — довольно дорогие программные продукты, и потому не всем доступны.

Использование на уроках информатики редакторов типа Paint вполне достаточно, с точки зрения учебных целей, стоящих перед базовым курсом. Растровый редактор позволяет наглядно продемонстрировать ученикам дискретную (пиксельную) структуру рисунка, дает возможность воздействовать на каждый отдельный элемент при увеличении масштаба в режиме прорисовки.

Еще одним полезным учебным элементом является возможность демонстрации механизма смешения цветов. Для этого в главном меню Paint нужно выбрать пункт [Палитра] — [Изменить палитру] — [Определить цвет]. Появившееся окно является прекрасным инструментом для экспериментов с цветом. Пользователь может изменять оттенки, контрастность, яркость цвета и при этом наблюдать КЗС — состав полученной краски. Создав свою краску, пользователь может включить ее в палитру на соответствующей панели редактора.

Принцип растрового рисования — закрашивание каждого отдельно пикселя рисунка. Для растровых редакторов характерно наличие таких инструментов как кисточка, карандаш, резинка. Этих инструментов нет в векторных редакторах. Там рисунок создается только путем манипулирования с графическими примитивами: линиями, дугами, эллипсами и пр. Эти элементы рисунка могут быть в любой момент изменены: сжаты, растянуты, перевернуты, перемещены, удалены. В растровых редакторах тоже используются графические примитивы. Но их применение скорее похоже на использование линеек, лекал, циркуля и других чертежных инструментов при рисовании на бумаге. Один раз нарисованный такой элемент уже нельзя изменить. Его можно лишь стереть или отредактировать прорисовкой.

Среда графического редактора. Пользовательский интерфейс большинства ГР организуется единообразно. С левой стороны экрана располагается панель инструментов: набор пиктограмм с изображением инструментов, которыми можно пользоваться в процессе редактирования изображений.

В нижней части экрана размещается панель палитры, из которой художник выбирает краски требуемого цвета. Оставшаяся часть экрана представляет собой пустой «холст» (рабочее поле). Над рабочим полем находится меню, позволяющее изменять режимы I работы ГР. Слева от палитры располагается квадрат, окрашенный в фоновый цвет. В нем помещаются еще два квадрата, верхний из которых окрашен в первый рабочий цвет, а нижний — во второй рабочий цвет. Ниже панели инструментов располагается калибровочная шкала, которая позволяет устанавливать ширину рабочего; инструмента (кисти, резинки и т. д.).

Режимы работы. Режимы ГР определяют возможные действия пользователя, а также команды, которые пользователь может отдавать редактору в данном режиме.

Режим работы с рисунком (рисование). В этом режиме на рабочем поле находится изображение инструмента. Пользователь наносит рисунок, редактирует его, манипулирует его фрагментами.

Режим выбора и настройки инструмента. Курсор-указатель находится в области панели инструментов (меню инструментов). Кроме того, с помощью меню можно настроить инструмент на определенный тип и ширину линии, орнамент закраски.

Режим выбора рабочих цветов. Курсор находится в области панели палитры. Здесь можно установить цвет фона, цвет рисунка. Некоторые ГР дают возможность пользователю изменять палитру.

Режим работы с внешними устройствами. В этом режиме можно выполнять команды записи рисунка на диск, считывания рисунка с диска, вывода рисунка на печать. Графические редакторы на профессиональных ПК могут работать со сканером, используя его для ввода изображения с листа.

Система команд графического редактора. В каждом из перечисленных выше режимов пользователь может работать с определенным набором команд ГР, совокупность которых и составляет систему команд графического редактора. В различных ГР на разных компьютерах системы команд могут существенно различаться. Во всех вариантах характерно использование принципа меню для выбора и инициализации команд.

В систему команд входят:

• * команды выбора инструмента;
• * команды настройки инструмента (ширина линий, шрифт букв);
• * команды выбора цветов;
• * команды масштабирования рисунка;
• * команды работы с буфером обмена (вырезать, копировать, вставить);
• * команды манипулирования с выделенным фрагментом (повернуть, растянуть, отразить);
• * команды ввода/вывода рисунка на внешние устройства. Меню команд представляется в форме пиктограмм, а также в текстовой форме.

Из приведенного выше списка следует, что всякое действие пользователя: выбор инструмента, выбор цвета, проведение линии, стирание и прочие можно рассматривать как команду, выполняемую в соответствующем режиме. Из этих команд складываются алгоритмы работы в среде редактора. Правила выполнения определенных действий учитель может сообщать ученикам в форме алгоритмов. Вот несколько примеров таких алгоритмов, ориентированных на использования редактора Paint.

Пример 1. Алгоритм рисования прямой линии с помощью инструмента «Линия».

• 1. Выбрать цвет линии.
• 2. На панели инструментов выбрать линию.
• 3. Выбрать ширину линии.
• 4. Нарисовать линию (команда состоит из 4 шагов).
• 4.1. Установить курсор на место начальной точки.
• 4.2. Нажать левую клавишу мыши.
• 4.3. Протянуть курсор до конечной точки.
• 4.4. Отпустить клавишу мыши.

Пример 2. Алгоритм переноса фрагмента рисунка на новое место.

• 1. Выбрать инструмент «Произвольное выделение».
• 2. Выделить фрагмент.
• 2.1. Установить курсор около фрагмента.
• 2.2. Нажать левую клавишу мыши.
• 2.3. Обвести линией выделяемый фрагмент.
• 2.4. Отпустить клавишу мыши (вокруг фрагмента образуется пунктирный прямоугольный контур).
• 3. Перенести фрагмент на новое место.
• 3.1. Установить курсор внутри контура и нажать левую клавишу мыши.
• 3.2. Протянуть фрагмент на новое место.
• 3.3. Отпустить клавишу мыши.

Учитель сам может продолжить описание таких алгоритмов. Эффективным обучающим приемом является задание ученикам самим описать в форме алгоритма выполнение некоторых действий в графическом редакторе.

Данные. Вспомним, что данными называется обрабатываемая компьютером информация. Итоговой информацией является созданный рисунок. Но, с позиции растровой графики, рисунок — это совокупность разноцветных пикселей. Значит данными для ГР являются цвета, которые выбираются из палитры и разносятся по элементам графической сетки с помощью различных инструментов. В памяти ЭВМ они представляются соответствующими двоичными кодами.

Рекомендации по организации практической работы на компьютере Абсолютное большинство учеников с удовольствием рисуют в графическом редакторе. При выполнении практических заданий очень заметно проявляются различные способности детей к рисованию. Безусловно, информатика — не уроки рисования и не всякий учитель информатики обладает художественными способностями. Учитель должен считать своей целью раскрытие всех возможностей графического редактора как инструмента для рисования. У редакторов типа Paint этих возможностей не так уж много, и за 5 —6 уроков, выделяемых для данной темы, все их вполне можно раскрыть.

Следует объяснить ученикам, что рисование от руки с помощью инструментов «Карандаш» или «Кисточка» обычно получается некачественным. Необходимо максимально использовать графические примитивы: прямые, дуги, овалы и пр. В рисунках, где есть симметрия, следует научить детей использовать повороты, отражения. В рисунках с повторяющимися фрагментами они должны научиться применять копирование. Очень эффективным приемом обработки рисунков в растровом редакторе является прорисовка деталей через увеличение масштаба рисунка (использование инструмента «Лупа»).

В разделе пособия [3], посвященном компьютерной графике, имеется подборка рисунков для изображения их в растровом редакторе. К сожалению, в книге рисунки черно-белые. Ученикам нужно предложить раскрасить их самостоятельно.

В этом же пособии дается практический материал для работы с векторным графическим редактором. Два приведенных примера демонстрируют технологию создания рисунка, в том числе и объемного. Картинки для рисования более интересные, чем в заданиях для растрового редактора. Опыт показывает, что даже дети без особых художественных наклонностей довольно удачно срисовывают непростые картинки, используя редактор CorelDraw.