Конспект урока по информатике по теме "Растровая и векторная графика"

 Растровая и векторная графика.

Цель урока:

·                    образовательные – знакомство с основными понятиями: растровые и векторные изображения, пиксель, глубина цвета, палитра, пространственное разрешение, масштабирование, с принципами формирования растровых и векторных изображений, с видами графических изображений, форматами, программами для создания и редактирования изображений.

·                    развивающие - развитие логического мышления, развитие навыков работы в растровых графических редакторах.

·                    воспитательные -воспитание коммуникативной культуры. 

Ход урока

1. Организационный момент.

2.  Проверка домашнего задания  – карточки для работы в группах.

Вариант 1

1. Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый пиксель кодировать четырьмя битами? Ответ: 16

2. Какой объем видеопамяти в Кбайтах нужен для хранения изображения размером 640х250 пикселей и использующего 16-цветную палитру? Решение: 16=2⁴, т.е каждый пиксель кодируется 4 битами информации. 640х250=160000 пикселей. 160000 х4=640000 бит=80000 байт = 78,125Кб

3. Сколько цветов можно максимально использовать для хранения изображения размером 350х200 пикселей, если объем страницы видеопамяти - 65 Кбайт? Решение: 65Кб= 66560 байт = 532480 бит. 350х200=70000 пикселей. 532480/70000≈7,61бит на 1 пиксель, округляем до 7 бит. N=2ⁱ = 2⁷ =128 цветов.

Вариант 2

1. Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый базовый цвет  (RGB) кодировать 2 битами? Ответ: на каждый пиксель 2*3=6 бит. N=2ⁱ =2⁶ =64

2. Какой минимальный объем видеопамяти в Кбайтах нужен для хранения изображения размером 600х450 пикселей и использующего 8-цветную палитру? Решение: N=2ⁱ , 8=2³, т.е. 3 бита на 1 пиксель. 600х450=270000 пикселей. 270000*3=810000 бит = 101250 байт = 98,88Кб.

3. Сколько цветов можно максимально использовать для хранения изображения размером 450х600 пикселей, если объем страницы видеопамяти - 150 Кбайт? Решение: 150 Кб = 153600 байт = 1228800 бит. 450х600= 270000 пикселей. 1228800 / 270000 ≈ 4,55 бит на пиксель, округляем до 4. N=2ⁱ, N=2⁴ = 16 цветов

Вариант 3

1. Палитра изображения содержит 256 цветов, сколько бит приходится на кодирование одного пикселя? Решение: N=2ⁱ, 256 = 2⁸, т.е. 8 бит на пиксель.

2. Какой минимальный объем видеопамяти в Кбайтах нужен для хранения изображения размером 600х450 пикселей и использующего 64-цветную палитру? Решение: N=2ⁱ, 64 = 2⁶, т.е. 6 бит на пиксель. 600х450 = 270000 пикселей. 270000*6 = 1620000 бит = 202500 байт = 197,76 Кб.

3. Сколько цветов можно максимально использовать для хранения изображения размером 500х450 пикселей, если объем страницы видеопамяти - 200 Кбайт? Решение: 200 Кб = 204800 байт = 1638400 бит. 500х450 = 225000 пикселей. 1638400 / 225000 ≈ 7,28 бит на пиксель, округляем до 7. N=2ⁱ, N=2⁷ = 128 цветов

3. Объяснение нового материала (презентация).

Несмотря на все это разнообразие, существует только два принципиально разных подхода к тому, каким образом можно представить изображение в виде нулей и единиц (оцифровать изображение):

При использовании растровой графики с помощью определенного числа бит кодируется цвет каждого мельчайшего элемента изображения - пикселя. Изображение представляется в виде большого числа мелких точек, называемых пикселями. Каждый из них имеет свой цвет, в результате чего и образуется рисунок, аналогично тому, как из большого числа камней или стекол создается мозаика или витраж, из отдельных стежков - вышивка, а из отдельных гранул серебра - фотография.

При использовании растрового способа в ЭВМ под каждый пиксель отводится определенное число бит, называемое битовой глубиной. Каждому цвету соответствует определенный двоичный код (т.е. код из нулей и единиц).

Например, если битовая глубина равна 1, т.е. под каждый пиксель отводится 1 бит, то 0 соответствует черному цвету, 1 -белому, а изображение может быть только черно-белым. Если битовая глубина равна 2, т.е. под каждый пиксель отводится 2 бита, 00- соответствует черному цвету, 01- красному , 10 - синему , 11- черному , т.е. в рисунке может использоваться четыре цвета. Далее, при битовой глубине 3 можно использовать 8 цветов, при 4 - 16 и т.д. Поэтому, графические программы позволяют создавать изображения из 2, 4, 8, 16 , 32, 64, ... , 256, и т.д. цветов. Понятно, что с каждым увеличением возможного количества цветов (палитры) вдвое, увеличивается объем памяти, необходимый для запоминания изображения (потому что на каждый пиксель потребуется на один бит больше).

Основным недостатком растровой графики является большой объем памяти, требуемый для хранения изображения. Это объясняется тем, что нужно запомнить цвет каждого пикселя, общее число которых может быть очень большим. Например, одна фотография среднего размера в памяти компьютера занимает несколько Мегабайт, т.е. столько же, сколько несколько сотен (а то и тысяч) страниц текста.

При использовании векторной графики в памяти ЭВМ сохраняется математическое описание каждого графического примитива - геометрического объекта (например, отрезка, окружности, прямоугольника и т.п.), из которых формируется изображение. В частности, для отрисовки окружности достаточно запомнить положение ее центра, радиус, толщину и цвет линии.

По этим данным соответствующие программы построят нужную фигуру на экране дисплея. Понятно, что такое описание изображения требует намного меньше памяти (в 10 - 1000 раз) чем в растровой графике, поскольку обходится без запоминания цвета каждой точки рисунка.

Основным недостатком векторной графики является невозможность работы с высококачественными художественными изображениями, фотографиями и фильмами.

Природа избегает прямых линий, правильных окружностей и дуг. К сожалению, именно с их помощью (поскольку эти фигуры можно описать средствами математики, точнее- аналитической геометрии) и формируется изображение при использовании векторной графики. Попробуйте описать с помощью математических формул, картины И.Е.Репина или Рафаэля! (Но не "Черный квадрат" К.Малевича!) Поэтому основной сферой применения векторной графики является отрисовка чертежей, схем, диаграмм и т.п.

Как отличить векторную графику от растровой? Если вы видите на экране фотографию или рисунок с близким к естественному изображением, с большим числом цветов и оттенков, то, скорее всего, вы имеете дело с растровой графикой. Если чертеж, диаграмму, простой стилизованный рисунок,- с векторной. Если программа позволяет стирать, копировать или перемещать целые фрагменты (площади) изображения, то это растровая графика. Если удалить, скопировать, переместить можно только какие-то определенные фигуры или их части, то это графика векторная.

Файлы *.bmp , *.pcx , *.gif , *.msp , *.img и др. соответствуют форматам растрового типа, *.dwg , *.dxf , *.pic и др. - векторного

4. Итоги урока.

Составить сводную таблицу свойств растрового и векторного изображений.

	Растровое изображение	Векторное изображение
Как формируется изображение?	Из точек (пикселей) различного цвета	Из объектов (точка, линия, окружность,  прямоугольник и т.д.)
Как изменяется в процессе масштабировани?	При уменьшении теряется четкость мелких деталей. При увеличении появляется ступенчатый эффект.	Не теряет качества
Принцип окрашивания?	Окрашивается каждый пиксель	Окрашивается вся фигура целиком
Информационный объем	Большой	Маленький

5. Домашнее задание.

§1.2.1

§1.2.2

Задания после параграфов.