Курсовая работа: Методика изучения темы Обработка графических изображений с использованием открытого программного обеспечения

В отличие от растровой графики в векторной графике изображение строится с помощью математических описаний объектов, окружностей и линий. Хотя на первый взгляд это может показаться сложнее, чем использование растровых массивов, но для некоторых видов изображений использование математических описаний является более простым способом.

Ключевым моментом векторной графики является то, что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для объекта. Это позволяет компьютерным устройствам вычислять и помещать в нужном месте реальные точки при рисовании этих объектов. Такая особенность векторной графики дает ей ряд преимуществ перед растровой графикой, но в тоже время является причиной ее недостатков. Векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой или чертежной графикой.

Достоинство векторной графики в том, что описание является простым и занимает мало памяти компьютера. Однако недостатком является то, что детальный векторный объект может оказаться слишком сложным, он может напечататься не в том виде, в каком ожидает пользователь или не напечатается вообще, если принтер неправильно интерпретирует или не понимает векторные команды.

Программы векторной графики способны создавать растровые изображения в качестве одного из типов объектов. Это возможно потому, что растровый рисунок просто набор инструкций для компьютера, и так как инструкции эти очень просты, то векторная графика способна воспринимать растровые изображения наравне с остальными объектами, хотя можно поместить растровые изображения в виде объекта векторном формате, но не удается отредактировать и изменить в нем отдельные пиксели.

Достоинства:

1. Она экономна в плане объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик несильно увеличивает размер файла.

2. Объекты векторной графики просто трансформируются и ими легко манипулировать, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения.

3. Векторная графика максимально использует возможности разрешающей способности любого выводного устройства: изображение всегда будет настолько качественным, на сколько способно данное устройство.

Недостатки:

1. Программная зависимость: каждая программа сохраняет данные в своем собственном формате, поэтому изображение, созданное в одном векторном редакторе, как правило, не конвертируется в формат другой программы без погрешностей.

2. Сложность векторного принципа описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации и сконструировать устройство подобное сканеру для растровой графики.

3. Векторная графика действительно ограничена в чисто живописных средствах и не предназначена для создания фото реалистических изображений.

1.2 Открытое программное обеспечение для работы с графическими изображениями

Растровый графический редактор -- специализированная программа, предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художников-

иллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в интернете.

Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах, таких как, например, JPEG и TIFF, позволяющих сохранять растровую графику с незначительным снижением качества за счёт использования алгоритмов сжатия с потерями, PNG и GIF, поддерживающими хорошее сжатие без потерь, и BMP, также поддерживающем сжатие (RLE), но в общем случае представляющем собой несжатое «попиксельное» описание изображения.

В противоположность векторным редакторам, растровые используют для представления изображений матрицу точек (bitmap). Однако, большинство современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования в качестве вспомогательных.

GIMP (GNU Image Manipulation Program) -- программа для создания и обработки растровой графики с частичной поддержкой векторной графики.

Типичные задачи, которые можно решать при помощи GIMP, включают в себя создание графики и логотипов, масштабирование и кадрирование фотографий, раскраска, комбинирование изображений с использованием слоёв, ретуширование и преобразования изображений в различные форматы.

GIMP - кроссплатформенное программное обеспечение, с которым можно работать как в ОС Windows, так и в ОС Linux.

Отметим достоинства редактора GIMP:

• это свободно распространяемое программа;

• удобен для создания высококачественной экранной и веб-графики, позволяет автоматизировать выполнение повторяющихся действий;

• легко расширяем за счёт простой установки дополнений;

• имеет достаточно профессиональный уровень и практически аналогичен по возможностям редактору Adobe Photoshop;

• интерфейс программы очень похож на интерфейс Photoshop, что облегчает переход на GIMP.

Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах, например, CDR, AI, EPS, WMF или SVG.

Inkscape - редактору векторной графики, аналогичному по своим возможностям таким известным программам, как Adobe Illustrator, Corel Draw и другим.

Его функции: создание контуров, фигур, группирование объектов, ввод текста как текста, маркеры, размывание, направляющие линии под любым углом, создание и манипулирование клонами, поддержка альфа-канала, различные трансформации, бинарные операции, заливка градиентами и текстурами, создание и применение фильтров, размножение текстуры по контуру, диалог слоев, диалог истории, поддержка внешних программ и скриптов, разные режимы отображения (в т.ч. "каркасный") и многое другое.

Достоинствами Inkscape являются:

• свободное распространение;

• возможность автоматизировать выполнение повторяющихся действий;

• лёгкое расширение за счёт простой установки дополнений;

• использует открытого W3C-стандарт SVG (Scalable Vector Graphics) с поддержкой альфа-канала (прозрачности);

• возможность импортирование (и векторизации) и экспортирования растровой графика.

Отметим также недостатки данного редактора:

• повышенные требования к системным ресурсам и вследствие этого

-- медлительность;

• сырость» ряда фильтров импорта;

• несмотря на то, что в создаваемых файлах прозрачность хорошо поддерживается, невозможно отображать прозрачный фон во время рисования;

• невозможность экспорта в SWF.

Таким образом GIMP, Inkscape легки в освоении, могут в обучении с успехом заменить Photoshop и Corel Draw. Перейти от использования этих редакторов к GIMP и Inkscape несложно, так как интерфейс довольно схож с интерфейсом Photoshop и Corel Draw.

Глава 2. Методика изучения обработки графических изображений в школьном курсе информатика

2.1 Место темы «Обработка графических изображений» в школьном курсе информатика

В начальной школе из рекомендуемых учебных программ только авторский коллектив А.Л. Семенов, Е.И. Булин-Соколова, А.А. Муранов в курсе «Информатика» рассматривают эллементы компьютерной графики в разделе «Информационные технологии» с 1 по 3 класс. При этом рассматриваетсся понятие информационного объекта, который может быть представлен в виде рисунка, текста, звука.

В средних классах 7 - 9 в авторской программе под редакцией Кузнецова курс «Основы информатики» (8 - 9 класс) содержит тему «Построение графического изображения» в разделе «первоночальное знакомство с ЭВМ».

Далее более глубоко тема компьютерной графики рассматривается в разделе «Информационные технологии решения задач»:

• Построение и преобразование изображения.

• Графические примитивы.

• Построение изображения с помощью графических примитивов.

• Графические редокторы, их настройка.

• Применение машинной графики для решения простейших задач проектирования.

Практическая работа с графическим редактором.

В авторской программе под редакцией А. Г. Гейна и А. И. Сенокосова в курсе «Информатика» (который расчитан на изучение в 7 - 9 классах) содержит тему «Компьютерная графика» в разделе «Знакомство с информационными технологиями». Здесь рассматривается:

• Понятие компьютерной графики.

• Знакомство с графическими возможностями персонального компьютера, пакетом графических программ и технологией обработки графической информации.

• Изучение графического редактора, редактора сценариев, системы обработки изображений, пакета анимационной графики.

Учащиеся должны знать:

• возможности конкретных программных средств обработки графической информации.

Учащиеся должны уметь:

• пользоваться пакетом графических программ;

• непосредственно работать на персональном компьютере с графическими возможностями.

В старших классах (10 - 11 классы) в авторской программе под редакцией А.Г. Гейна и Н.А. Юнерман в курсе «Информатика» на темы «Графическое представление информации. Компьютерная графика. Графический экран, система координат, цвет, графические примитивы, важнейшие операции редактирования изображений. Сжатие информации. Форматы графических файлов» отводится в 10 классе 3ч - теории и 3ч - практики (при норме 2ч в неделю), и 1ч - теории и 1ч - практики (при норме 1ч - в неделю).

В авторской программе под редакцией Н.В. Макаровой рассматривается раздел «Технология работы в програмных средах обработки графических объектов, звука, видеофрагментов». Преподавание данного раздела ведется исходя из возможностей школы по обеспечению учебного процесса необходимыми программными продуктами.

В авторской программе под редакцией С.А. Бешенкова и Е.А. ракитиной в курсе «Информатика» тема «Графические редакторы» рассматривается в разделе «Технологические (прикладные) аспекты информатики»

В авторской программе под редакцией Н.Д. Угриновича в курсе «Информатика и информационные технологии» в 10 классе гуманитарного профиля тема «Технология обработки графической информации» рассматривается в разделе «Информационные и коммуникационные технологии». Тема имеет следующее содержание:

• Растровые и векторные графические изображения.

• Растровые и векторные редакторы.

• Создание и редактирование изображения.

В авторской программе под редакцией Ю.А. Шафрина в курсе «Информатика и информационные технологии» предлагается раздел (который изучается в 11 классе) «Основы обработки графических изображений» со следующими темами: Постановка задачи. Что такое графический редактор Paint. Окно программы Paint. Рабочее поле. Набор инструментов и меню инструмента. Палитра цветов. Атрибуты изображения.