Конспект урока информатики в 8 классе по теме «Растровая и векторная графика. Растровые графические редакторы»

Приветствие. Выявление отсутствующих. Объявление и запись темы урока.

II. Проверка домашнего задания

(3 мин)

Вопросы и задания:

1. Что в информатике называют компьютерным вирусом?

2. Какие основные типы компьютерных вирусов вам известны? Чем они отличаются друг от друга? (Файловые вирусы, макровирусы, сетевые вирусы.)

3. Что такое антивирусная программа?

4. Объясните механизм действия антивирусной программы в случае заражения файла, используя рис. 1.53 на с. 61 учебника.

5. На какие четыре функциональных типа разделяют программы-антивирусы? В чем состоят особенности каждого типа? (Программы-доктора (обнаруживают и лечат зараженные файлы) программы-сторожа (только извещают при обнаружении вируса), программы-детекторы (производят поиск вирусов только из своего списка сигнатур вирусов) и программы-ревизоры (запоминают исходное состояние компьютера, а после загрузки ОС производят сравнение).)

6. Объявите решение задания 1.21, которое вы делали в тетради. Какое количество компьютеров будет заражено после четвертой рассылки, если в адресных книгах всех пользователей содержится по 10 адресов электронной почты? (10 000 компьютеров.)

III. Терминологическая разминка

(2 мин)

На доске заранее записаны термины; учащимся необходимо дать им определение:

• машинный язык,

• микропроцессор,

• драйвер,

• терабайт,

• файл,

• дефрагментация,

• графический интерфейс.

III. Изучение нового материала

(20 мин)

Объяснение учителя.

Для чего мы только не используем компьютеры! Для набора текстов, создания презентаций, прослушивания музыки, просмотра видеофильмов, поиска информации в интернете, работы с электронной почтой, для игр, наконец… Да мало ли для чего они нам нужны!

Среди множества возможностей, которые предоставляет нам компьютер, есть и возможность обработки цифровых изображений с помощью специальных программных средств.

Раздел информатики, изучающий способы создания, хранения и обработки графических изображений на компьютере, называется компьютерной графикой.

Работа с 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 создании информационных сообщений для сотрудников организации или в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агентствам. К тому же без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Да и вообще весь интерфейс операционной системы, как вы знаете, состоит именно из графических элементов: кнопок, панелей, пиктограмм и т. д.

Любые изображения, обрабатываемые на компьютере, подразделяют на два типа: растровые и векторные. Какую графику принято относить к растровой или векторной, попытаемся сегодня выяснить.

Растровое изображение состоит из огромного количества маленьких квадратиков, которые называются пикселями (или точками изображения).

Пиксели в первоначальном изображении не видны невооруженному глазу. Но сто́ит нам только увеличить всю картинку или какой-нибудь ее участочек, как вдруг изображение потеряет четкость и мы увидим эти самые пиксели.

— Видите?

Каждый пиксель может содержать только один оттенок цвета, равномерно распределяемый по всему пикселю; переходы оттенков из одного пикселя в другой, как вы успели заметить, далеко не плавные. Благодаря тому, что пиксели очень малы, незаметны и их много, создается ощущение цельности изображения. Чем больше пикселей укладывается на единице длины рисунка, тем детальнее картинка и тем выше ее качество.

Таким образом, растровое изображение представляется в виде сетки вертикальных и горизонтальных линий, разделяющих его на маленькие фрагменты – пиксели. Эта сетка называется ра́стром.

Давайте запишем:

«Растровые изображения состоят из сетки (растра) вертикальных и горизонтальных линий, разделяющих изображение на небольшие элементы – пиксели».

Ухудшение качества растрового изображения происходит и при увеличении, и при уменьшении картинки. При увеличении увеличивается размер каждой точки – пикселя; при уменьшении несколько соседних пикселей сливаются в один, почему и теряется четкость мелких деталей.

Растровые графические изображения формируются в процессе съемки на цифровые фотоаппараты и видеокамеры, а также при сканировании фотографий и рисунков с бумаги.

Важнейшей характеристикой растрового графического файла является его пространственное разрешение, то есть количество пикселей, укладывающихся в одном сантиметре или, чаще всего, в одном дюйме. Иногда термин «пространственное разрешение» заменяют на «разрешающую способность» изображения.

Если говорят, что растровое изображение имеет размер, например, 760×320 пикселей, то подразумевают, что оно состоит из 760-ти точек в ширину и 320-ти – в длину, а обозначают как dpi (сокращение dpi образовано от английских слов dot per inch – т. е. «точек на дюйм»). Общепринято измерять растровые графические файлы именно в дюймах.

— Сколько сантиметров содержится в одном дюйме? (2,54 см.) Молодцы!

Запишите следующее:

«Пространственное разрешение изображения – это количество пикселей в изображении по вертикали и горизонтали».

А как же векторная графика?

С названием, вроде бы, всё ясно. Наверное, образовалось от слова «ве́ктор». И действительно, это так. Векторные изображения строятся на основе векторов – прямых и непрямых линий. Вектором в геометрии (разделе математики) называют направленный отрезок или упорядоченную пару точек, одна из которых является началом, а вторая концом вектора. Эти точки мы с вами будем «обзывать» узлами.

Векторный объект состоит из точек (узлов) и прямых или непрямых линий, соединяющих эти узлы.

Это запишите в тетрадь.

Из векторов в памяти компьютера строятся простейшие геометрические фигуры, называемые графическими примитивами – окружности, эллипсы (овалы), прямоугольники и так далее. Если объект состоит только из отрезков, то узлы играют роль соединителей линий объекта. В графическом файле, содержащем такой объект, хранятся только координаты этих самых узлов и цвет объекта.

Каким же образом происходит построение графического примитива?

Для того чтобы понять механизм этого построения, нам понадобится прямоугольная система координат – та самая, которую когда-то (а именно в 1637 году) ввел в обращение Рене Декарт.

Как я уже сказал, для каждого примитива задаются координаты.

Точка задается координатами (x, y).

Линия задается координатами начала и конца – (x₁, y₁) и (x₂, y₂) соответственно.

Прямоугольник задается координатами вершин, расположенных по диагонали: (x₁, y₁) и (x₂, y₂).

А вот окружность задается координатами центра (x, y) и радиусом R.

Результатом применения этих и других графических примитивов при создании изображения на компьютере может стать, например, такой красивый рисунок.

В отличие от растровых изображений, векторные рисунки при изменении масштаба отображения не теряют своего качества. А ухудшение качества не происходит потому, что при масштабировании векторного рисунка происходит умножение координат точек графических примитивов на коэффициент масштабирования.

Запишите:

«Векторное изображение формируется из графических примитивов».

Мы рассмотрели два основных способа компьютерного кодирования графической информации. Какой из них лучше и нужнее, зависит от цели создания и сферы применения рисунка: в каком-то случае может понадобиться векторная графика, а в ином – не обойтись без растровой. И всё же давайте попробуем их сравнить, чтобы узнать о достоинствах и недостатках каждого.

Начнем, пожалуй, с недостатков.

Недостатками растровой графики являются пикселизация (т. е. проявление растровой сетки при изменении масштаба изображения; но эффект пикселизации иногда используется специально, к примеру, на телевидении, когда хотят скрыть лицо человека) и большой размер графического файла.

У растровой графики недостатков такое же количество: 1) ограниченность в живописных средствах (например, нет выразительности мазков); 2) изображение выглядит искусственно, неестественно, ненатурально.

Что касается достоинств, то тут векторная графика вышла вперед: четыре к одному. Если растровая графика обеспечивает только высокую точность передачи оттенков, то векторная гарантирует нам преображение без искажений, малый объем занимаемой памяти, редактирование частей рисунка по отдельности и, что в вашем возрасте очень важное, — создавать рисунки быстро и простыми действиями. А вдруг кто-нибудь из вас в недалеком будущем станет хорошим компьютерным художником?!

Упражнение на восприятие нового.

— Давайте попробуем определить, какие из изображений к какому типу компьютерной графики относятся. (Выполнение задания. Картинки для сравнения – в презентации.)

Что ж, так обстоят дела с компьютерной графикой в наш цифровой век. А как было раньше?

Можно долго спорить о времени появления компьютерной графики. Но если считать, что графикой является всякое изображение на экране монитора, то тогда само «рождение» компьютеров совпадает с рождением компьютерной графики. Но, и еще раз «но»… Результатами расчетов на первых компьютерах являлись длинные колонки чисел, напечатанных на бумаге. Только после этого человек (вручную) производил графическую обработку результатов: чертил чертежи, графики, диаграммы. В таком виде результаты становились более понятными.

Возникла необходимость поручить графическую обработку самой машине. И программисты научились получать рисунки с помощью различных символов: точек, звездочек, крестиков, даже букв. В редком компьютерном центре стены не украшались распечатками с портретом Эйнштейна, репродукциями Джоконды и другой машинной «живописью».

Позднее появились специальные устройства для графического вывода на бумагу – графопостроители (плоттеры), с помощью которых на лист чернильным пером наносились графические изображения: диаграммы, графики, технические чертежи и прочее.

Но, наверное, было бы правильнее днем рождения компьютерной графики считать день выпуска первой компьютерной игры с графикой.

Произошло это в 1961 году, когда программист Стив Рассел закончил проект по созданию игры «Spacewar and John’s Great Adventure» («Космическая война и Большое приключение Джона»). Игра работала на миникомпьютере PDP-1 (Programmed Data Processor-1).

А в 1968 году советская творческая группа под руководством Николая Николаевича Константинова была создана компьютерная модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом в научной технике. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер, т. е. тот, который печатал изображения символами – числами, буквами и знаками.

Давайте вместе посмотрим этот коротенький мультфильм.

Просмотр мультфильма «Кошечка».

Вот так. Ну а впоследствии появление графического дисплея как такового произвело целую революцию в информатике. На экране стало возможным получать рисунки и чертежи в таком же виде, как на бумаге с помощью карандашей, красок и чертежных инструментов.

Для создания и обработки изображений существуют специальные программы – графические редакторы. Они так же, как и графика, разделяются на два типа – векторные и растровые.

Растровые графические редакторы – это самый лучший способ редактирования цифровых фотографий и отсканированных изображений, потому что позволяют повышать их качество путем изменения цветовой палитры изображения и даже цвета каждого отдельного пикселя. С их помощью можно изменить яркость и повысить контрастность старых или некачественных фотографий, удалить мелкие дефекты изображения, преобразовать черно-белое изображение в цветное и наоборот, и так далее.

Самыми известными редакторами растровой графики являются:

• знакомый вам Microsoft Paint (Microsoft Paint – простой растровый графический редактор компании Microsoft, входящий в состав всех операционных систем Windows, начиная с первых версий),

• Adobe Photoshop (многофункциональный графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems. В основном, работает с растровыми изображениями, однако имеет некоторые векторные инструменты. Часто эту программу называют просто Photoshop),

• GIMP (GNU Image Manipulation Program – программа создания и обработки растровой графики и частичной поддержкой работы с векторной графикой. Типичные задачи, которые можно решать при помощи GIMP – это создание графики и логотипов, масштабирование и кадрирование фотографий, раскраска, комбинирование изображений с использованием слоёв, ретуширование и преобразования изображений в различные форматы),

• MyPaint (MyPaint – растровый графический редактор, программа для цифровых художников. Содержит минимальные функции графического редактора, неограниченный холст и простой интерфейс, не отвлекающий художника от процесса рисования),

• Paint.NET (Paint.NET – бесплатный растровый графический редактор для Windows, его разработали двое выпускников Университета штата Вашингтон),

• PicPick (PicPick – бесплатный графический редактор для Windows, разработанный для создания изображений, захвата и обработки снимков экрана и т. д.),

• Corel Painter (Corel Painter – программа, предназначенная для цифровой живописи и рисунка. С помощью графического планшета художник может работать с виртуальными инструментами в этой программе так же легко, как и с обычными карандашом или кистью) и другие.

Большинство нынешних растровых редакторов частично поддерживают работу и с векторной графикой.

IV. Подведение итогов

(2 мин)

О растровой и векторной графике мы еще будем говорить с вами и в последующих классах, и каждый раз вы будете узнавать о них что-то новое и не менее интересное.

Сегодня мы разобрались в том, что:

• компьютерная графика занимается изучением способов обработки изображений на персональных компьютерах;

• изображения разделяются на растровые и векторные;

• растровые изображения составляются из пикселей – точек различного цвета, которые образуют сетку строк и столбцов – растр;

• растровые изображения характеризуются пространственным разрешением, т. е. количеством пикселей по горизонтали и вертикали;

• векторные изображения формируются из объектов, называемых графическими примитивами;

• изображения можно создавать и редактировать в графических редакторах.

V. Домашнее задание

(пояснить)

(1 мин)

§§2.1, 2.2, 2.2.1; конспект.

Задания 2.1, 2.1 (письменно).

VI. Практическая работа

(15 мин)

Практическая работа №8 «Редактирование изображений в растровом редакторе Paint» (с. 120-122 или Приложение 2 для работы в ОС Windows 7).