Компьютерлік графика негіздері

КІРІСПЕ

 

Өзектілігі. Қазақстан Республикасының білім беру жүйесінің стратегиялық мақсаты – жоғары білімді, бәсекелесуге қабілетті шығармашылық тұлғаның қалыптасуына қажетті оң жағдайларды жасау. Қазіргі орта мектепте оқытудың белгілі бір әдістемелік дәстүрлері қалыптасуына қарамастан, оқытудың жаңаша әдістерін іздестіру, оқушылардың ойлау қабілетін дамыту жолдарын іздестіру әрекеттері жүріп жатыр. Осы орайда, ең алдымен, «Информатика» пәнін оқытудың алатын орны ерекше. Ғылыми – техникалық прогрестің қазіргі заманғы жағдайларға сәйкес дамуы компьютерлендіру жүйесін жасаумен айқын ерекшеленеді. 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. Кейбіреулер осындай жұмыстарды арнайы дизайнерлік бюролар мен жарнамалық агенттіктерге тапсырса, кейбіреулері қолда бар программалық құралдарды пайдаланып, өз күштерімен жасауға тырысады. Болашақта осындай жұмыстарды өз бетімен жасайтындай тұлғалардың қатарын көбейту үшін информатика пәнін кәсіби бағытта оқыту керек. Оқытудың құрылымы мен мазмұнындағы өзгерістер бүгінгі күннің негізгі проблемасына айналып отыр. Сондықтан мектептерде графикалық редакторының мүмкіндіктерін практикада қолдану барысында объектілерге эффектілер жасап үйрену компьютерлік графиканының алатын орны ерекше. Олай болса, мектеп информатика курсында графикалық редакторларды оқыту әдістемесін жасау бүгінгі таңда өзекті мәселелердің бірі болып табылады.

Мақсаты: Мектеп информатика курсында графикалық редакторларды  оқытудың теориялық аспектілерін қарастыру.

Негізгі міндеттері:

- мектеп информатика  курсында графикалық редакторлардың  жұмыс жасау технологиясымен  танысып, олардың қызметін үйрену;

-  мектеп информатика  курсында графикалық редакторды оқытуда теориялық аспектілерін үйрену;

- метеп информатика курсында  графикалық редакторларды практикада  қолданып оқыту әдітемесін жасау.

- Мектеп информатика курсында графикалық редакторларды оқытудың қажеттілігін қарастыру.

 

 

 

 

 

 

 

1. Компьютерлік графика негіздері

 

1. Компьютерлік графика курсы, оның даму тарихы және негізгі бағыттары

 

Мәліметтерді компьютер мониторында графикалық түрде беру алғаш рет 50-жылдардың ортасына қарай қолданыла бастады. Содан бері қарай мәліметтерді графикалық түрде  бейнелеу көптеген компьютер жүйелерінің ажырамас бөлігіне айналды.

Компьтерлік графика – программалық есептеу кешенінің көмегімен суреттерді өңдеу, салу тәсілдері мен әдістерін оқытатын информатиканың арнайы саласы болып табылады.

Компьютерлік графика компьютердің басқарумен графикалық ақпаратты енгізу, шығаруды және түрлендіруді қамтамасыз етеді.

1978 жылы компьютерлік  графиканы «белгісіз аурудың  емі» деп атаса, ал қазірде  оны «барлық белгілі аурудың  емі» деп қарастырады. Өйткені ол адам мен компьютер арасында үлкен байланыс құруға, сонымен қатар компьютер мен адамды бір тілде, бейне тілінде сөйлесуіне мүмкіндік береді. 1960 жылдардың соңы 1970 жылдардың басында Компьютерлік графика аумағында жаңа фирмалар жұмыс істей бастады. Бұрын тұтынушыларға бір жұмысты жасау үшін жақсы құрылғылар орнатып, оларға сәйкес жаңа программалар жазу керек болса, енді жаңа пакеттер программасы арқылы бейне, сызу және интерфейс құру процесі едәуір түрде жеңілдеді.

1970 жылдардың аяғына қарай  Компьютерлік графикада елеулі  өзгерістер басталды. Расторлық  дисплейлер ойлап шығарылды және  олардың мүмкіндіктері жоғары  болды, көлемді ақпараттар шығару, тұрақты өшпейтін бейнелер, түстермен  жұмыс істеу мүмкіндіктері және  арзан мониторлар, сонымен қатар  алғаш гамма алу мүмкіндігі  туды. 1970 жылдардың соңына қарай  расторлық технология кең көлемде қолданыла бастады.

1984 жылы Macintosh қолданушы графикалық  интерфейсімен пайда болған дербес  компьютерлер машиналық графиканың  маңызды бөлігі ретінде дамыды.

Қазіргі кездегі компьютерлік графиканың негізгі мынандай бағыттарын атап көрсетуге болады: іскерлік графика; инженерлік графика; ғылыми графика; көркем-жарнамалық графика және Web-графика.

Іскерлік графика – компьютерлік графиканың бұл бағыты әр түрлі мекемелердің жұмыстарында қолданылады, көбінесе жоспарды, статистикалық мәліметтерді диаграмма немее график түрінде беруде қолданылады.

Инженерлік графика – жобалау жұмыстарымен айналысатын барлық аумақтарда қолданылады. Қарапайым киім тігу үлгісінен бастап ракета үлгісін жасауға дейін жаңа заманның инженерлік графикасы – сызушының жұмыс орны емес, ол қиын программалық кешен болып табылады.

Ғылыми графика – ол ғылыми зерттеулер нәтижелерін және инженерлік қызметте есептеу нәтижелерін көрнекі түрде көрсету үшін қолданылады.

Көркемдік және жарнамалық графика – баспа басылымдарын безендіруде, хабарламалық роликтерде, фотосуреттерді өңдеуде, мультфильмдер жасауда қолданылады.

Web-графика. Web-беті WWW-да орналастырылған және гипремәтін форматында дайындалған құжат (файл) болып табылады. Олай болса, осы Web-бетінің дизайны мен оны құратын графикалық элементтерді де тиімді пайдалану, графикалық элементтердің көмегімен бетті бөліктерге бөлу, түстік модельдерді тиімді қолдану және тағы да басқа да мселелерді шешеді [1].

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 [2]. 

Барлық заманауи ақпараттық-қатынастық және телекоммуникациялық технологияларды, олардан алынатын ақпаратты, өнімдерді графикалық кескінсіз елестету мүмкін емес. Жалпы, қазіргі кездегі барлық компьютерлік-бағдарламалық орта өзіндік графикалық кескінімен немесе интерфейсімен беріледі, іске асады. Сондықтан да, тек компьютерлік графикалық редакторлар арқылы алынатын өнім ғана емес, жалпы компьютерлік орталардың өзінде де графиканың алатын орны ұшан-теңіз. Ал, компьютерлік графика – дербес компьютерді қолданудағы ең негізгі бағыттардың бірі, сондай-ақ, қазіргі таңдағы білім берудің маңызды компоненті болып табылды. «Компьютерлік графикада (CG – computer graphics)» компьютер - сурет салу немес модельдеу құралы. Компьютерлік графиканы екі өлшемді, үш өлшемді және инженерлік графика деп үш түрде қарасытыруға болады [3].

 

1.2 Компьютерлік графикa және ондағы ақпараттың берілуі

 

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 графиканың соңғы өнімі болып бейне саналады. Бұл бейне әр түрлі сферада қолданылады [4].

Программалық-ақпараттық есептеу кешендерінің көмегімен кескіндерді жасау мен өңдеу әдістері мен құралдарын зерттейтін информатиканың арнайы саласы – компьютерлік графика болып табылады [5].

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

«Графика» сөзі грекше grapho (жазамын, сызамын, саламын) деген сөзден шыққан және «сызықпен, штрихпен, нүктелермен бейне» дегенді білдіреді.

Экранда бейнені әр түрлі элементтерден (графикалық примитивтер) құруға болады: символдардан, мысалыға жұздызшалардан және әріптерден – бұл символдық графика, сызықтардан – бұл векторлық графика, пиксельдер және пиксельдер тобынан – бұл расторлық графика [4].

Функциональдық қасиеттеріне қарай, барлық графикалық пакеттерді екі топқа бөліп қарастыруға болады [4]:

• болашақта өзгерту мақсатын көздеген, компьютерге нақтылы бейнені алдын ала енгізетін, бейнені өңдеуге арналған программалық құрылғылар;
• бейнелерді құруда жаңа графикалық образдарды жасау мүмкіндігі бар программалық құрылғылар;

Компьютерлік графика монитор экранында адамның қабылдауы үшін немесе сыртқы тасушыда көшірме түріндегі (қағаз, кинопленка, мата және т.б.) қол жетерлік кескіндердің барлық түрлері мен пішімдерін қамтиды. Компьютерлік графикасыз тек компьютерлік әлемді ғана емес, кәдімгі материалдық әлемді тану мүмкін емес. Деректерді көрсетушілік адам қызметінің әртүрлі салаларында қолданысқа ие болды. Мысал үшін медицинаны (компьютерлік томография), ғылыми зерттеулерді (заттардың құрылысын, векторлық өрістерді және басқа деректерді көрсетушілік), мата және киімдерді модельдеу, тәжірибелі-конструкторлық әзірлемелерді алуға болады.

Кескіндерді қалыптастыру тәсіліне байланысты компьютерлік графиканы расторлық, векторлық және фрактальды деп бөлу қарастырылған.

Жеке құрал үш өлшемдік (3D) графика болып саналады, виртуальды кеңістікте объектілердің көлемді модельдерін салу тәсілдері мен әдістерін зерттейді. Негізінен, онда кескіндерді қалыптастырудың векторлық және расторлық тәсілдері қалыптасады. Түстер жағынан қамтып алу ерекшеліктері қара-ақ түсті графика ұғымдарын сипаттайды [5].

Ең қарапайым ақ және қара түсті суреттердің қолданылуын алып қарастырайық. Ақ және қара түсті суреттерді кодтау үшін екі цифр жеткілікті, есептеуіш техникада екілік санау жүйесі қолданғандықтан, мұндай суреттерді кодтаудың ешқандай қиындығы жоқ.

1.1 суретте көрсетілгендей нысан алып, оның компьютерлік аналогын жазып көрейік.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 1.1 – Нысанның суреті.

 

Алдымен суретті төртбұрыш формаға келтіреміз. Компьютерде барлық суреттер төртбұрыш формада болады. Кез келген суретпен жұмыс істеу үшін суретке оны суретке оны төртбұрышқа айналдыратын фон қосылады.

Нысанды ақ және қара түстен тұратын бірдей 9 бөлікке бөлу керек. Қара түсті 1-мен, ал ақ түсті 0-мен белгілейік (1.2 сурет).

 

0	1	0
1	1	1
0	1	0

Сурет 1.2 – Нысанның компьютерлік аналогы.

 

Алынған цифрларды сол жақ жоғары бұрышынан бастап жазып шығамыз. 010111010. Бұл жоғарыдағы суреттің компьютерлік коды. Бірақ бұл кодтан суреттің әрбір бөлігінің өлшемі қандай болатыны түсініксіз. Сондықтан тағы да кішкентай бөліктерге бөлеміз. Енді суреттің бөліктері көбейе түсті де, оның компьютерлік коды да ұзын бола бастады (1.3 сурет).