Компьютерлік графика

І.Кіріспе.

Қазақстанның орта білім жүйесінің алдында бүкіл адамзаттың құндылық тұғырнамасында қалыптасқан, тәні және жаны  сұлу, өзіне-өзі сенімді, ғылыми – теориялық білімділігі мен тәжірибелік қабілеттері арқылы,күрделі әлемдік, өмірлік әрі әлеуметтік кеңістікке еркін ене алатын қасиеттерге ие дарынды тұлға тәрбиелеу міндеті қойылып отыр. Соның ішінді ғылыми зерттеу жұмысы – қазіргі заман талабына сай «жас ұрпаққа білім беру жолында ақпараттық технологияны оңтайландыру» болып отыр. Республикамыздың президенті Н.Назарбаев өзінің жолдауында әлемдегі ең озық елу елдің қатарына кірігу стратегиясын айқындаған болатын. Сонымен бірге Елбасы Қазақстанның әлемдік экономикаға ойдағыдай кіруі бағытындағы басты міндеттерінің бірі- ғылым мен білім, жаңа технологиялар бәсекелестіктің шешуші факторы екендігін атап көрсетті.

ХХІ ғасыр адамзат дамуының жаңа сатысы – ақпаратты қоғамға өтумен сипатталады.

Сондықтан да, таза қазақ тілінде сөйлеуге тиісті салалардың бірі-информатика және компьютерлік техника. Ақпараттардың құрылымы мен қасиеттерін білу, оны іздеп табу, ақпаратты алу, жинақтау, сақтау, өңдеу, тарату және күнделікті тіршілікте керегінше пайдалана білу өркениет өріне бет бұрудың     негізі.

Қазіргі уақытта адам іс - әрекеттің барлық салаларына компьютерлік технология кеңінен қолданылатын болды және оның маңыздылығы барған сайын арта түсіп отыр. Осыған байланысты, жаңа программалардың тасқыны, көптеген адамдарға кәсіптік - ақпараттық технология құралдарын жоғары дәрежеде білу қажеттігін көрсетеді. Бұл салаға мемлекеттік тұрғыдан да барынша көңіл бөлінуде. Осы орайда жоғары және орта кәсіптік мамандар үшін информатика және компьютерлік техника пәнінің ана тілімізде оқытылуы, қазақ тілінде компьютер программаларының жасалуы бүгінгі өмірдің өзекті қажеттілігіне, сұранымына айналды.

       Демек, ғылыми зерттеу табандылықты, шыдамдылықты, көп ойлануды, сондай-ақ еңбекқорлықты талап етеді. Ғылыми зерттеу әрбір оқушыда сапалы және терең білім іскерліктің пайда болуын, олардың шығармашылықпен жұмыс істеуін, ойлауға қабілетті болуын талап етеді. Сондай-ақ өз қызығушылығымнан туындаған «Компьютерлік графика» тақырыбын зерделеу, оның қыр – сырларын ашып, ғылым негізінің бір жолына шығару мақсатым болмақ.

«Талаптыға нұр жауар» демекші, қажымас қайрат, таусылмас талап болса, зерттеулердің көптеген сырларын аша алатынымызды естен шығармауымыз керек.

ІІ.Негізгі бөлім

2.1.Компьютерлік графика

     Компьютерлік графика – бұл ғылым. 1950 жылы (!) пайда болған компьютерлік графика бір жылдары нақты практикалық қолданылуы жоқ «таза ғылым» ретінде қолданыста болды. Компьютерлік графика барлық ғылыми және инженерлік салаларда ақпаратты қабылдау және жіберу үшін қолданылады. 

Компьютерлік графика – әр түрлі кескіндерді (суреттерді, сызбаларды, мультипликацияларды) компьютердің көмегімен алуды қарастыратын информатиканың маңызды саласы.   Медицинада, жарнама бизнесінде, көңіл көтеру индустриясында және т. б. жерлерде қолданылады. Компьютерлік графиканың соңғы өнімі болып бейне саналады. Бұл бейне әр түрлі сферада қолданыла алады.

Компьютерлік графика – бұл құрастырушыға, жобалаушыға және зерттеушілерге арналған жаңа эффектілі техникалық әдіс. Компьтерлік графика дегенде негізінен компьютердің көмегімен дайындау процесінің автоматизациясын, өзгеру, графикалық ақпараттың сақталуы және орындалуы деп түсінеміз. Графикалық ақпарат есебінде объектілердің моделі және олардың бейнелері көрсетіледі.

Информатикада бейнені жасау, өңдеу әдістерін программалық комплекстер көмегімен зерттелетін бөлігі компьютерлік графика деп аталады. Ол бейнені көрсетудің, адам қабылдай алатындай экранда немесе сыртқы тасығышта болсын, барлық формаларын қамтамасыз етеді. Компьютерлік графикасыз тек компьютерлік қана емес материалдық әлемді де көзге елестету мүмкін емес. Деректерді визуализациялау адам өмірінің барлық салаларында қолдау тапқан. Мысалы: медицинада (компьютерлік томография), маталарды және киімдерді модельдеуде, киноматографияда, ғылыми зерттеулерде (заттың кұрылымын визуализациялау)Дербес компьютерді пайдаланушылардың қатарында компьютерлік графикамен айналысатындардың саны күн санап артып келеді. Қазіргі кез-келген мекемеде кей уақытта газеттер мен журналдарға жарнамаларға тапсырыс беру немесе жарнамалық парақшалар мен буклеттер басып шығару қажеттілігі туындайды. Олардың кейбіреулері осындай жұмыстарды арнайы дизайнерлік бюролар мен жарнамалық агенттіктерге  тапсырса, кейбіреулері қолда бар программалық құралдарын пайдаланып, өз күштерімен жасауға тырысады.

Қазіргі танымал программалардың ешқайсысы компьютерлік графикасыз жұмыс істемейді. Статистикаға сүйенсек, жаппай қолданыста  жүрген программаларды жасап шығарушы программистік ұжымның қызметкерлері  өз жұмыстарының 90 % уақытын  осы графикамен шұғылдануға  жұмсайды екен. Графикалық программаларды кең көлемде қолдану қажеттілігі Интернеттің және бірінші кезекте миллиондаған интернет парақтарын бір «өрмекпен» байланыстырған  World Wide Web қызметінің  пайда болуынан туындады. Өйткені компьютерлік графикасыз безендірілген web-парақтың бүкіләлемдік желіде басқалардың көзіне түсіп, танымал болуы екіталай.

Қазіргі компьютерлік графика тек көркемдеу мен безендірумен үшін ғана емес, ғылым мен медицинаның барлық саласында, коммерциялық және  әкімшілік қызмет орындарында алуан түрлі ақпаратты көрнекі түрде көрсету үшін сызбалар, графиктер, диаграммалар жасау үшін қолданылады.Конструкторлар автомобильдің немесе ұшақтың жаңа үлгілерін құрастырған кезде олардың соңғы көрінісін алу үшін үшөлшемді графикалық объектілерді қолданады. Архитекторлар монитор экранында болашақ ғимараттың кең көлемді кескінін жасап, оның жер бедерімен қалай жанасатынын алдын-ала болжай алады.  

 2.2.Компьютерлік графиканың түрлері және қолдану әдісі. 

Компьютерлік графика:

1)Растрлық графика.

2)Векторлық графика.

3)Фрактальдық графика болып бөлінеді.

Растрлық графика. Дисплей экранында жекелеген нүктелерден (пиксель-дер) тұратын графикалық бейнені кескіндеу түрі растрлық деп аталады. Растрлық гарфикалық редактордағы ең кіші (минималь) объект нүкте болып табылады. Растрлық графикалық редактор сурет, диаграмма жасауға арнал-ған. Растрлық кескіндер мозаика тәріздес .Растрлық кескін үлкеюге де кішіреюге сезімтал. Оны кішірейткенде ұсақ бөлшектердің айырмашылығы бұзылады. Үлкейткенде: сатылы эффект пайда болады

Векторлық:

Бұл нүктелер, сызықтар, шеңберлер, төртбұрыштар және т.б геометриялық примитивті пайдаланып, компьютерлік графикада кескінді өрнектеу.

Құндылығы:

Сапаны жоғалтпайды. Шексіз үлкейтуге болады.

Айырмашылықтары:

Растрлық графикада кескіндердің базалық элементі - нүкте.

Векторлық графикада - сызық.

Пиксель - монитор экранындағы кескінінің минималды пішіні

Фрактальды графика:

Математикалық есептеулерде негізделген. Кескіндердің негізгі элементі - математикалық формула. Фрактальды детальді сипаттау жады талап етілмейді, ол кескіндердің бүтін бір бөлігін сипаттауға мүмкіндік береді.

Компьютерлік графикада фрактальдар табиғи құбылыстарды, мысалы: бұлттар, қар.

Компьютерлік кескіндерді өңдеу үшін арнайы программалар - графикалық редакторлар пайдаланылады.

Графикалық редакторлар - бұл графикалық кескіндерді құруға, редакциялауға, қарап шығуға арналған программалар. Қазіргі кезде компьютерлік графикамен жұмыс жасауға арналған көптеген программалық құралдар бар. Графикалық редакторларды да екі категорияға бөлуге болады: растрлық, векторлық.

Растрлық редакторларға: Adobe Photoshop, Сorel PhotoPaint, Paint. Түсірілген суреттер мен жалпы суреттерді өңдеуге растрлық редакторлар ыңғайлы

Векторлық графикалық редакторларға: Word мәтіндік редакторына құрамдас графикалық редакторды, CorelIDRAW, Adobe Illustrator, т/б .

Компьютерлік графиканың пайдасы:

1) Графикалық примитивтерді (сызық,төртбұрыш т.б) салу.

2) Кескіннің кез келген бөлігін кесіп алу.

3) Сурет салу, бояу.

4) Ұсақ бөлшектерді анықтап зерттеу.

5) Көркем хабарлама дайындау.

6) Сақтау. Редакциялау.

Растрлық бейнелер:

Векторлық бейнелер:

Фрактальдық графика

Векторлық графика кескінің вектор деп аталатын түзу және қисық сызықтар арқылы, түсі мен орналасуын көрсететін параметрлер арқылы салады. Мысалға алғанда ағаш жапырағының суреті ең алдымен нүктелер арқылы белгіленеді содан кейін нүктелер арасы қосылып ағаш жапырағының кескіні пайда болады.

Векторлық графика элементтерін редактрлеу кезінде сол элементтердің кескінің белгілейтін түзулер мен қисық сызықтар параметрлерін өзгертесіз. Сіз мынадай өзгертулер еңгізе аласыз: элементтерді тасымалдау, өлшемдерін, түсін, формасын өзгерту – бірақ бұл олардың визуалдық көрсету сапасына әсер етпейді.

Векторлық графика кескін элементтерін түсі берілген математикалық қисықтар арқылы көрсетуге негізделген. Мысалы: ақ түсті фондағы қызыл эллипс тек екі математикалық формулалар – тікбұрыш және эллипстің сәйкес түстері, өлшемі және орналасуы арқылы көрсетіледі. Бұл алдыңғы жағдайға қарағанда едәуір аз орын алады. Тағы бір артықшылығы – кез- келген бағытта сапалы масштабтау болып табылады. Объектлерді кішірейту және үлкейту үшін математикалық формуладағы коэфиценттерді сәйкесінше кішірейту немесе үлкейту керек.

Растрлық график. Растрлық графика кескінді торда орналасқан пикселдер деп аталатын түсті нүктелер арқылы белгілейді. Мысалға алғанда ағаш жапырағының суреті тордың әр нүктесінің түсі нақтылы орналасуы арқылы белгіленеді, бұның нәтижесі суретті мозаикадағы сияқты көрсете алады. Растрлық графиканы көп бөлшектерден және түстерден тұратын фотографиялық типті суреттерді көрсетуде қолданады. Бұндай суреттерді масштабтау көп жағдайда сапаны төмендетеді. Нүктелердің азаюы кезінде кішкентай бөлшектері жоғалып, жазулар деформациялануы мүмкін. Пикселдерді енгізу суреттің нашарлауына әкеледі, өйткені жаңа нүктелер қосымша түс береді. Кең таралған форматтар: .tif,.gif,.jpg,.png,.bmp,.pcx және т.б. Қосымша плагиндерсіз ең көп таралған броузерлер .gif,.jpg,.png растрлық форматтарын ғана түсіне алады. Векторлық редакторды қолдану көп сұранысқа ие болмай тұр, бірақ жаңадан бастау алған суретшілерге векторлық ортада оңайлау болып келеді. Мұндағы элемент оңай түзетіледі. Растрлық режимде сурет салғанда түзете алмайтын қателер кетуі мүмкін. Растрлық және векторлық графиканың ұқсастықтары да бар — файлдарды әртүрі форматтарда ашу мүмкіндіктері, бірдей құрал-саймандар мен функциялардың қолданылуы. (қарындаш, қалам; бөліп алу, орын ауыстыру, масштабтау т.б.), керек түсті таңдау. Бірақ та редактрлеу мен сурет салуды іске асыруда айырмашылықтар болады.

• Векторлық форматта – басы мен соңы координаттары, түсі және қалыңдығы берілген.

• Растрлық форматта — кескінге тиісті әр нүкте координаты мен түсі берілген.

Векторлық графика қолданылуы. CAD/CAM жүйелерін инженерлік конструкторлық істің, микросхемлар сызбаларын құрастыруда және де тікұшақтар салудың өзінде қолданады. Қазіргі кезде дамыған инженерлік компаниялар Boeing сияқтылары осы қарапайым графиканы да өз тікұшақтарын цифрлік түрде көру үшін қолданады. CAD/CAM жүйелерін архитектурада да кеңінен пайдаланылады. McDonald’s сияқты компаниялар 1987 жылдан бастап архитектуралық дизайн үшін, отыратын жерлерді реттеу үшін бөлмелердің орналасуын жоспарлауға машина графикасын пайдаланды. Векторлық графиканы стадиондар салуға немесе спорт жабдықтарын дизайнын көрсетуге пайдаланған кездер де болды. Мысал ретінде Балтимордағы жаңа паркті келтіруге болады (Baltimore Oriole’s Camden Yards Park).

Медицина да компьютерлік графиканың қолданыс аймағы болып отыр, мысалы: инплантантарды автоматты түрде жоспарлау, анатомиялық векторлық модельдер және де медициналық зерттеулермен хирургиялық тәжірбиеде қолданылады.

«Классикалық» векторлық графика қазіргі кездің өзінде кәсіпкерліктің әртүрлі бөлімдерінде қолданысқа ие болып отыр. Графика бизнес ортасында кеңінен жайылып келе жатыр-бүгінгі таңда графикалық элементсіз бірде-бір құжат жоқ. Әрине анимациялық графика әлемде көңіл көтеру ортасында кеңінен таралған. Стивен Спилбергтің фильмдері графикада фотореализмнің жаңа стандартын орнатты. Голлливуд графикалық суреттерді өзіне эффекттер ретінде кеңінен қолданып отыр. 1994 жылдың ішінде ғана графикаға негізделген бірнеше фильмдер шығарылды: «The Lion King», «The Mask», «True Liness», «Forest Gump» және т.б.

MATHCAD-тың көмегімен кітап, диссертация, ғылыми есеп дипломдық және курстық жобаларды тек әртүрлі үлгідегі сапалы мәтін мен ғана емес, ең күрделі математикалық формула жиынтығымен, есептеулермен, графиктік көрністермен дайындауға болады. MATHCAD программаның мұндай мүмкіндіктері электрондық сабақтар, лекциялар курсы, электронды кітаптар жазуда маңызды жабдыққа айналып отыр. Сонымен бірге компьютерлік математика жүйесі көркем өнер, графика, линвистика саласында кеңінен қолданыс тапты. MATHCAD-тың жаңа нұсқасында құжаттардың көркем түсті эффектілі құрылғы және графикті аниммациялану,дыбысты қосып шығару мүмкінділігі қосылған. Осы артықшылықтарына байланысты мәтіндік, формулалық және графиктік редакторлар қуатты есептеуіш потенциялды орта жүйесімен беріледі. Өте күрделі тапсырмаларды шешу үшін математикалық және графикалық жүйелер және олардың біргуі қарастырылатын. Бұл жүйе әртүрлі математикалық,графикалық және офистік жүйе қатарымен кеңейтетін интегралды қамтамасыз етеді. MATHCAD-ты тек қана математикалық есептер үшін емес, басқа да қуатты инженерлік автоматтандырылатын жобалау жүйесін дайындаумен бірге, графиктерді бейнелеуге болады.

Компьютерлік графика файлдарының форматтары. Жоғарыда айтылғандай графика екіге бөлінеді:растрлық және векторлық.

Векторлық графикалық объектілердің математикалық түрде құрастырылуын көрсетеді. Қарапайым сөзбен айтсақ - компьютер түзу сызықты салуы үшін екі нүкте координаттары керек және оларды қосу қажет.

ВМР (Windows Device Independent Bitmap) бұл формат Windows-тың негізгі форматы болып есептелінеді,ол өз қарамағындағы барлық графикалық құралдармен қамтамасыз етіледі. Windows- арналған растрлық суреттерді сақтау үшін қолданылады, одан әрі ол ешнәрсеге жарамайды. Индекстік және RGB-түстерін сақтай алады.

WMF (Windows MetaFile) Windows-тың тағы бір «туған» форматы. Векторларды айырбас буфері арқылы тасымалдау үшін қолданылады. Векторлық графикамен байланысы бар Windows- тың барлық программасына түсінікті болып келеді.

PICT (Macintosh QuickDraw Picture Format) Macintosh айырбас буферіне арналған стандрт. Векторлы да растрлы да ақпаратты қбылдай алады. Мас’е-да барлық программалармен қабылданады. РС-да ріс. немесе РІСТ сияқты өлшемдері бар. Бірақ онымен жұмыс қиын да күрделі болады.

JPEG. EPS-ФАЙЛДАРЫ Бұл осы уақытта ЕРS-файлдарын редактрлеу үшін аша алатын жалғыз программа болып келеді.

PDF (Portable Document Format) Платформадан тәуелсіз болып келетін Adobe фирмасымен ұсынылған формат. Оның ішінде растрлық, векторлық иллюстрациялар және мәтіндер сақталына алады. Жетістіктерге жетуі үшін оның көлемі кіші болуы керек. Бұл үшін компрессия қолданылады, әр файлда өз тәсілдері бар. Бұл форматпен жұмыс жасау үшін арнайы Acrobat пакеті жасап шығарылды.

PSD (Adobe Photoshop Document) әйгілі растрлық редактор Photoshop-тың жасап шығарылған форматы болып табылады. Осыған байланысты көпқабатты суреттер салуға, қосымша каналдар болуына мүмкіндік береді.

AI (Adobe Illustration Document) бұл программаны американдықтар мен орыстар жақсы көреді. Бір файлда бір парақты ғана сыйдыра алады. Жұмыс алаңы өлшемі 3*3 болып келеді. Аз болса да жағымды жақтары бар: қалыпты жағдайларда тұрақтала алады, графикамен тығыз байланысты программаларды қамтиды. Векторларды бір сектордан екіншісіне жібергенде осы форматты қолданған жөн.

FH8 (Freehand Document) Соңғы сан оның бөлімін көрсетеді. Форматты тек қана FreeHand қана қабылдай алады. Басқа ерекшеліктермен айқындалмайды.

CDR (CorelDraw Document) бұл формат тұрақсыз және файлдардың сыйымдылығын реттелуін қамтамасыз етпейді. Оған қарамастан ол қолдануда ыңғайлы болып табылады. Және де ол РС платформасында көш бастаушылардың бірі болып табылады.

Глоссарий

ВМР (Windows Device Independent Bitmap) - Windows-тың негізгі форматы

WMF (Windows MetaFile) - векторларды айырбас буфері арқылы тасымалдау үшін қолданылатын формат.

PICT (Macintosh QuickDraw Picture Format) Macintosh айырбас буферіне арналған стандарт.

JPEG. EPS-ФАЙЛДАРЫ Бұл осы уақытта ЕРS-файлдарын редактрлеу үшін аша алатын жалғыз программа .

PDF (Portable Document Format) -платформадан тәуелсіз болып келетін Adobe фирмасымен ұсынылған формат.

PSD (Adobe Photoshop Document) -растрлық редактор Photoshop-тың жасап шығарылған форматы

AI (Adobe Illustration Document) - векторларды бір сектордан екіншісіне жібергенде қолданылатын формат.

Қорытынды.

Біздің ғасырда компьютерлік графика қоғамда өзін көрсете білді. Оны көптеген ортада қолдануға болады. Әр салада оның адамға пайдасы тиіп отыр. Осы графика арқасында біз қазір теледидар экраны алдында өзіміздің жақсы көретін фильмдерімізді тамашалай аламыз. Бұл сала бізді бір орында тұрғызбай алға итермелейді, жаңадан тағы бір программалар ойлап шығаруға көмектеседі. Адамның іскерлігіне анализ жүргізгеннің өзінде көру мүшелерін ең тиімді пайдаланатын жағдай ол графикалық суреттерді қарау және оларды шығару.

Адамның графикалық суреттерді дыбыстан гөрі жақсы қабылдайды деуге болады, сонда графикалық ақпараттар адам сезіміне басқаларына қарағанда тез жіберіледі. Бұның себебі адамның психологиялық қасиеттерінде жатыр. Адам суреттерді қарастырғанда оны басқа нәрсемен салыстырып ойына керек ақпараттар тез оралады. Және де графикадан пайда болатын адамның сезімдері басқа себепкерлерге қарағанда көп болады. Графикалық программалар, редакторлар, пакеттер компьютерлік технологияның, сонымен қатар экономиканың дамуына жағымды әсер етеді. Сондықтан бұл программалардың өмірдегі маңыздылығы бар деп есептеймін.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Е.Қ.Балапанов, Б.Бөрібаев, А.Дәулетқұлов Информатикадан 30 сабақ

2. «Арман -ПВ» баспасы 2007 жыл

3. Журнал «Информатика негіздері» 2002 жыл

4. Журнал «Математика және информатика»

5. Интернеттен хабар