1.Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере. Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агенствам, но часто обходятся собственными силами и доступными программными средствами. Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистких коллективов, выпускающих программы массового применения. Основные трудозатраты в работе редакций и издательств тоже составляют художественные и оформительские работы с графическими прораммами. Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернета и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую "паутину" миллионы "домашних страниц". У страницы, оформленной без компьютерной графики мало шансов привлечь к себе массовое внимание.

Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт. Основные области применения компьютерной графики:

Научная графика Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.

Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.

Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом САПР (систем автоматизации проектирования). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения.

Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами

Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации. Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и "движущихся картинок". Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связано с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, от расположения теней, от фактуры поверхности, требует расчетов, учитывающих законы оптики.

Компьютерная анимация - это получение движущихся изображений на экране дисплее. Художник создает на экране рисунке начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

Мультимедиа - это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Виды компьютерной графики

Двухмерная графика

Двухмерная (2D — от англ. two dimensions — «два измерения») компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую, хотя обособляют ещё и фрактальный тип представления изображений.

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также, как общий случай, кривые некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него строится новое. Математическое описание векторного рисунка остаётся прежним, изменяются только значения некоторых переменных, например, коэффициентов.

При преобразовании растровой картинки исходными данными является только описание набора пикселей, поэтому возникает проблема замены меньшего числа пикселей на большее (при увеличении, или большего на меньшее (при уменьшении). Простейшим способом является замена одного пикселя несколькими того же цвета (метод копирования ближайшего пикселя: Nearest Neighbour). Более совершенные методы используют алгоритмы интерполяции, при которых новые пиксели получают некоторый цвет, код которого вычисляется на основе кодов цветов соседних пикселей. Подобным образом выполняется масштабирование в программе Adobe Photoshop (билинейная и бикубическая интерполяция).

Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.

Растровая графика

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

Без особых потерь растровые изображения можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения тогда исчезнут навсегда, что иначе в векторном представлении. Увеличение же растровых изображений оборачивается «красивым» видом на увеличенные квадраты того или иного цвета, которые раньше были пикселями.

В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

Фрактальная графика

Фрактал — объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.

Трёхмерная графикаТрёхмерная графика (3D — от англ. three dimensions — «три измерения») оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы (см. также: аффинное преобразование в линейной алгебре). В компьютерной графике используется три вида матриц:

матрица поворота

матрица сдвига

матрица масштабирования

Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного.

Ежегодно проходят конкурсы трёхмерной графики, такие как Magick next-gen или Dominance War.

2. Построение диаграмм

Диаграммы строятся на основе табличных данных. Построим диаграмму на основе данных таблицы Финансовый отчёт документа Графики.xlsx. Для отображения диаграммы, нужно в таблице выбрать данные. Это либо выделить диапазон интересующих ячеек, либо просто поместить курсор внутрь таблицы.

Затем выбирается тип диаграммы. Часть типов диаграмм расположены на ленте группы Диаграммы вкладки Вставка.

Если нужно отобразить все возможные типы диаграмм, то кнопка расположенная внизу справа группы, отобразит окно Вставкадиаграммы где слева отображены все типы диаграмм, а справа их подтипы

Поместим курсор внутрь таблицы, выберем тип Гистограмма, подтип Гистограмма с группировкой

Нажимаем ОК, на листе рядом с таблицей будет прямоугольная область диаграммы. Область будет активна и вместе с этим на ленте появятся ещё три вкладки Конструктор, Макет и Формат, а таблица с данными будет разбита на цветовые диапазоны

Редактирование диаграмм

Для редактировании диаграммы или её отдельных элементов они должны быть выделены. Диаграмма выделяется кликом над пустой областью так, чтобы над курсором появились четыре стрелки, и появилась подсказка Область диаграммы. Характер выделения диаграммы, есть рамка на её границах с маркерами

Отдельные элементы выделяются кликом над конкретным элементом. Наведём курсор над вертикальной шкалой диаграммы, читаем всплывающее окно чтобы знать что выделяем

Изменение диапазона данных

При активной диаграмме, на листе отображены её диапазоны данных. Зелёный диапазон – названия столбцов, сиреневый диапазон – названия строк и синий диапазон это данные строк и столбцов

Для изменения данных столбцов и строк перемещаем рамки зелёного и сиреневого диапазона. Изменим диаграмму выводящую доход за январь, на диаграмму выводящую доход за февраль. Для этого переместим зелёную рамку вправо на один столбец

Вместе с зелёной рамкой переместилась синяя рамка с данными, а также изменились названия вертикальной оси. Теперь изменим строки диаграммы, для этого переместим сиреневую рамку вниз. Одновременно переместится и синяя рамка, а также изменится названия горизонтальной оси, рисунок слева

Для добавления и удаления данных столбцов и строк перемещаем маркеры зелёного и сиреневого диапазона, в последнем изменении у нас в диапазоне расходов оказалась лишняя строка. За сиреневый маркер поднимем рамку на одну строку вниз, рисунок справа

Увеличим диапазон данных перемещая угловой маркер синей рамки, рисунок слева. Теперь нужно изменить название диаграммы. Клик по тексту Февраль и добавляем месяц Январь, рисунок справа.

Редактирование подписей на диаграмме

Теперь построим диаграмму по конкретному диапазону. Выделим диапазон дохода за март, и вставим диаграмму тип Круговая подтип Объёмная разрезанная

Получилась круговая разрезанная диаграмма доходов за март. Чтобы было понятно что на диаграмме обозначает каждая часть, изменим подпись диаграммы. Выделим диаграмму, затем вкладка Конструктор, в группе Данные команда Выбрать данные

В окне Выбор источника данных, выбираем команду изменить подписи горизонтальной оси

Откроется окно Подписи оси, где можно указать диапазон подписей, выделяем диапазон и нажимаем ОК

Проверяем в окне Выбор источника данных, изменённые данные в поле Подписи горизонтальной оси, нажимаем ОК

Разместим подпись на элементе диаграммы. Выделяем диаграмму, вкладка Конструктор группа Макет диаграмм содержит список из нескольких пронумерованных макетов, выбираем Макет 1

3. Согласование разрешения изображения и физического размера, с которым оно будет выводиться, ≈ одна из наиболее важных задач при подготовке изображения для печати. Если разрешение слишком мало, то есть изображение содержит недостаточно данных для выбранного размера окончательного вывода, то в напечатанной версии будет содержаться недостаточно деталей и могут даже проявляться "ступеньки". Столь же негативные последствия имеет разрешение выше необходимого ≈ возникает ненужное технологическое напряжение, чрезмерно большие размеры файла затрудняют вывод и могут нарушаться правильные связи контрастов. В идеале, конечно, необходимо определять оптимальный размер выводимого изображения и разрешение для каждого изображения в каждом проекте печати. В данной главе рассказано, как достигнуть этой цели.