Mitä on tietokonegrafiikka? Tietokonegrafiikan tyypit. Varjostuskieli Gelato. Korkeampi ammatillinen koulutus

Tietotekniikan aikakaudella tietokonegrafiikka on yleistynyt kaikkialla maailmassa. Miksi hän on niin suosittu? Missä sitä käytetään? Ja mitä on tietokonegrafiikka? Otetaan selvää!

Tietokonegrafiikka: mitä se on?

Yksinkertaisin asia on tiede. Lisäksi tämä on yksi tietojenkäsittelytieteen aloista. Hän opiskelee grafiikan käsittelyä ja muotoilua tietokoneella.

Tietokonegrafiikkatunteja on nykyään sekä kouluissa että korkeakouluissa. koulutusinstituutiot. Ja nykyään on vaikea löytää aluetta, jolla ei olisi kysyntää.

Myös kysymykseen: "Mitä on tietokonegrafiikka?" - Voimme vastata, että tämä on yksi monista tietojenkäsittelytieteen aloista ja lisäksi se on yksi nuorimmista: se on ollut olemassa noin neljäkymmentä vuotta. Kuten kaikilla muillakin tieteillä, sillä on oma erityinen aiheensa, tavoitteensa, menetelmänsä ja tavoitteensa.

Mitä ongelmia tietokonegrafiikka ratkaisee?

Jos tarkastelemme tätä tietojenkäsittelytieteen osaa laajassa merkityksessä, voimme nähdä, että tietokonegrafiikkatyökalujen avulla voimme ratkaista seuraavan kolmen tyyppisiä ongelmia:

1) Sanallisen kuvauksen kääntäminen graafiseksi kuvaksi.

2) Kuvantunnistuksen tehtävä, eli kuvan kääntäminen kuvaukseksi.

3) Editointi graafisia kuvia.

Tietokonegrafiikan ohjeet

Huolimatta siitä, että tämän tietotekniikan alueen soveltamisala on epäilemättä erittäin laaja, voimme korostaa tietokonegrafiikan pääalueita, joissa siitä on tullut tärkein tapa ratkaista esiin tulevia ongelmia.

Ensinnäkin havainnollistava suunta. Se on laajin kaikista, sillä se kattaa tehtävät yksinkertaisesta datan visualisoinnista animaatioelokuvien luomiseen.

Toiseksi itseään kehittyvä suunta: tietokonegrafiikka, jonka aiheet ja mahdollisuudet ovat todella rajattomat, mahdollistaa osaamisen laajentamisen ja parantamisen.

Kolmanneksi tutkimuksen suunta. Se sisältää abstraktien käsitteiden kuvauksen. Toisin sanoen tietokonegrafiikan käytön tarkoituksena on luoda kuva jostakin, jolla ei ole fyysistä analogia. Minkä vuoksi? Yleensä mallin näyttämiseksi selkeyden vuoksi tai parametrien muutosten seuraamiseksi ja niiden säätämiseksi.

Millaisia tietokonegrafiikkaa on olemassa?

Vielä kerran: mitä on tietokonegrafiikka? Tämä on tutkimus menetelmistä ja keinoista käsitellä ja luoda graafisia kuvia tekniikan avulla. Tietokonegrafiikkaa on neljää tyyppiä huolimatta siitä, että kuvia voidaan käsitellä tietokoneella valtavasti. erilaisia ohjelmia. Näitä ovat rasteri-, vektori-, fraktaali- ja 3D-grafiikka.

Mitkä ovat niiden erityispiirteet? Ensinnäkin tietokonegrafiikkatyypit eroavat kuvituksen muodostusperiaatteista, kun ne näytetään paperilla tai näytön näytöllä.

Rasterigrafiikka

Rasterikuvan tai -kuvan peruselementti on piste. Edellyttäen, että kuva on näytöllä, pistettä kutsutaan pikseliksi. Jokaisella kuvan pikselillä on omat parametrinsa: väri ja sijainti kankaalla. Tietenkin mitä pienempiä kokoja pikseleitä ja mitä suurempi niiden määrä, sitä paremmalta kuva näyttää.

Suurin ongelma rasterikuvassa on suuret tietomäärät.

Toinen haittapuoli rasterigrafiikka- tarve suurentaa kuvaa yksityiskohtien näkemiseksi.

Lisäksi voimakkaalla suurennuksella kuva pikseloituu, eli se jaetaan pikseleiksi, mikä vääristää kuvaa merkittävästi.

Vektorigrafiikka

Vektorigrafiikan peruskomponentti on viiva. Luonnollisesti rasterigrafiikassa on myös viivoja, mutta niitä pidetään pisteiden kokoelmana. Ja sisään vektorigrafiikkaa kaikki piirretty on kokoelma viivoja.

Tämän tyyppinen tietokonegrafiikka on ihanteellinen korkealaatuisten kuvien, kuten piirustusten ja kaavioiden, tallentamiseen.

Tiedoston tiedot eivät tallennu graafisena kuvana, vaan pisteiden koordinaattien muodossa, joiden avulla ohjelma luo piirustuksen uudelleen.

Vastaavasti yksi muistisoluista on varattu kullekin suoran pisteelle. On huomattava, että vektorigrafiikassa yhden objektin käyttämän muistin määrä pysyy muuttumattomana eikä riipu sen koosta ja pituudesta. Miksi tämä tapahtuu? Koska vektorigrafiikassa viiva määritellään useiden parametrien muodossa tai yksinkertaisemmin kaavalla. Mitä tahansa teemmekin sillä tulevaisuudessa, vain objektin parametrit muuttuvat muistisolussa. Muistisolujen määrä pysyy samana.

Siten voimme päätellä, että vektoritiedostot vievät paljon vähemmän muistia verrattuna rasteritiedostoihin.

3D-grafiikka

3D-grafiikka eli kolmiulotteinen grafiikka tutkii menetelmiä ja tekniikoita kolmiulotteisten mallien luomiseksi objekteista, jotka muistuttavat läheisesti todellisia. Samanlaisia kuvia voi katsella joka puolelta.

Sileät pinnat ja monipuoliset graafisia muotoja käytetään kolmiulotteisten kuvien luomiseen. Heidän avullaan taiteilija luo ensin tulevan esineen kehyksen, jonka jälkeen pinta peitetään materiaaleilla, jotka ovat visuaalisesti samanlaisia kuin todellista. Seuraavaksi he tekevät painovoiman, valaistuksen, ilmakehän ominaisuudet ja muut parametrit tilaan, jossa kuvattu esine sijaitsee. Sitten, edellyttäen, että kohde liikkuu, määritellään liikerata ja sen nopeus.

Fraktaaligrafiikka

Fraktaali on kuvio, joka koostuu identtisistä elementeistä. Suuri osa kuvista on fraktaaleja. Esimerkiksi Kochin lumihiutale, Mandelbrot-sarja, Sierpinskin kolmio sekä Harter-Heitscheyn "lohikäärme".

Fraktaalikuvio voidaan rakentaa joko jollain algoritmilla tai käyttämällä automaattinen luominen kuva, joka suoritetaan laskelmilla annettujen kaavojen mukaan.

Kuvan muokkaus tapahtuu, kun algoritmin rakenteeseen tehdään muutoksia tai kaavan kertoimia muutetaan.

Fraktaaligrafiikan tärkein etu on, että vain kaavat ja algoritmit tallennetaan.

tietokonegrafiikka

On kuitenkin huomattava, että näiden alueiden tunnistaminen on hyvin ehdollista. Lisäksi sitä voidaan tarkentaa ja laajentaa.

Joten luetellaan tietokonegrafiikan pääalueet:

1) mallinnus;

2) suunnittelu;

3) visuaalisen tiedon näyttäminen;

4) käyttöliittymän luominen.

Missä tietokonegrafiikkaa käytetään?

Kolmiulotteista tietokonegrafiikkaa käytetään laajasti suunnitteluohjelmoinnissa. Tietojenkäsittelytiede tuli ensisijaisesti avuksi insinööreille ja matemaatikoille. Kolmiulotteisen grafiikan avulla mallinnetaan fyysisiä objekteja ja prosesseja esimerkiksi animaatiossa, tietokonepelit ja elokuva.

Käytetään laajasti paino- ja multimediajulkaisujen kehittämisessä. Hyvin harvoin rasterigrafiikalla tehdyt kuvitukset luodaan käyttämällä tietokoneohjelmat käsin. Usein tähän tarkoitukseen käytetään skannattuja kuvia, jotka taiteilija on tehnyt valokuville tai paperille.

SISÄÄN moderni maailma Sisäänpääsyssä käytetään laajalti digitaalisia valokuva- ja videokameroita rasteri valokuvat tietokoneelle. Näin ollen suurin osa, jotka on suunniteltu toimimaan rasterigrafiikka, eivät keskity kuvien luomiseen, vaan muokkaamiseen ja käsittelyyn.

Internetissä käytetään rasterikuvia, jos on tarve välittää koko väriskaala.

Tässä on ohjelmia työskentelyyn vektorigrafiikkaa päinvastoin, niitä käytetään useimmiten kuvien luomiseen eikä käsittelyyn. Tällaisia työkaluja käytetään usein kustantamoissa, toimituksissa, suunnittelutoimistoissa ja mainostoimistoissa.

Vektorigrafiikkaa käyttämällä on paljon helpompi ratkaista suunnitteluongelmia, jotka perustuvat yksinkertaisten elementtien ja fonttien käyttöön.

Epäilemättä on esimerkkejä erittäin taiteellisista vektoriteoksista, mutta ne ovat pikemminkin poikkeus kuin sääntö siitä yksinkertaisesta syystä, että kuvien valmistaminen vektorigrafiikalla on erittäin vaikeaa.

Luotu matemaattisten laskelmien automaattiseen käyttöön ohjelmisto, työskentelee tekijägrafiikan kanssa. Faktorikoostumuksen luominen koostuu ohjelmoinnista, ei suunnittelusta tai piirtämisestä. Factoriaalista grafiikkaa käytetään harvoin sähköisen tai painetun asiakirjan luomiseen, mutta niitä käytetään usein viihdetarkoituksiin.

Toistaa minkä tahansa pinnan tai esineen visuaaliset ominaisuudet. Toisin kuin piirustuksessa, tekstuuriin ei sovelleta sommittelun normeja ja vaatimuksia, koska teksturointi itsessään ei ole taideteos, vaikka se voi joskus hallita taideteosta.

Tekstuuria, jonka kaikkien pisteiden lähialueet ovat visuaalisesti samanlaisia toistensa kanssa, kutsutaan yhtenäiseksi tekstuuriksi (homogeeninen tekstuuri).

Tietokonegrafiikka

Tietokonegrafiikassa pintakuvioita kutsutaan usein rasteridigitaalikuviksi, jotka sisältävät tekstuurielementtejä.

Tekstuuria kutsutaan usein virheellisesti taustaksi. Taustan käsite viittaa perspektiivipaikkaan kuvassa, taustaan. Tekstuuri tässä mielessä on kuva, joka näyttää visuaalisesti kohteen pinnan ominaisuuksien kokonaisuuden - todellisen tai kuvitteellisen.

Käsitteitä "tekstuuri" ja "tekstuuri" suhteessa minkä tahansa pinnan ominaisuuksiin käytetään synonyymeinä. Joskus sanaa "tekstuuri" käytetään kuvaamaan joukkoa kosketusominaisuuksia, ja tekstuuri on joukko visuaalisia ominaisuuksia. Sana "tekstuuri" on kuitenkin liitetty tällaisten ominaisuuksien digitaaliseen graafiseen esitykseen.

Vaihtoehdot

Koko

Digitaiteilijalle on parempi käyttää tekstuureja iso koko, vaikka hänen työnsä tulos on kooltaan pienempi kuin itse tekstuurit. Tämä johtuu antialiasing-vaikutuksesta, joka ilmenee, jos yrität suurentaa pintakuviokuvaa graafinen editori. Kun suurennetaan anti-aliasingilla, kuvasta tulee epäselvä - työn tulos ohjelmistoalgoritmit värien laskeminen ja keskiarvo - mikä voi merkittävästi heikentää luodun kuvan tekstuurin laatua. Sitä vastoin suuren kuvan loitonnalla tällaiset tehosteet eivät ole havaittavissa. Siksi korkearesoluutioiset tekstuurit ovat arvokkaampia taiteilijan työkaluina. Tekstuurien koko, kuten tavallisten bittikarttakuvien koot, mitataan pikseleinä.

Tyyppi

Ei ole olemassa yleisesti hyväksyttyä tekstuurien luokittelua tyypin mukaan, mutta on silti mahdollista erottaa joitain tyyppejä:

Laatoitustehosteilla: tavalliset (tai saumat) ja saumattomat tekstuurit (englanniksi: Seamless patterns). Saumattomat tekstuurit eivät liitettäessä muodosta näkyvää saumaa, ts. rakennekuvion rikkominen, joten niitä voidaan käyttää kaikenkokoisen kankaan kivuttomasti peittämiseen. Saumattomia tekstuureja kutsutaan usein kuvioiksi, joka on englanninkielinen kuultopaperi. kuvio - kuvio. Esimerkiksi rasterigrafiikkaeditorissa Adobe Photoshop monissa uusimmat versiot Kankaan tessellointia varten on valmiiksi asennettuja saumattomia tekstuureja.

Kuvatun tekstuurin tyypin mukaan (luettelo on epätäydellinen):
- luonnon esineiden tekstuurit (puun kuori, lehdet, taivas jne.);
- eri materiaaleista valmistettujen pintojen tekstuurit (puu, metalli, savi, kivi, paperipinnat jne.);
- melun, tuulen, naarmujen, kolhujen ja muiden vaurioiden tekstuurit;
- abstrakteja kuvioita, jotka eivät kuvaa esineitä, mutta joilla on enemmän tai vähemmän yhtenäinen tausta

Hankintamenetelmät

Menetelmiä tekstuurien saamiseksi ovat:

tekstuurin sisältävän kohteen valokuvaaminen digitaalikameralla valinnaisella jälkikäsittelyllä grafiikkaeditorissa;
tekstuurin sisältävän objektin skannaus. Tämän menetelmän haittana on, että skannerit ovat yleisiä tabletin tyyppi, tilavuuselementtejä (esimerkiksi suuri puupaneeli) on vaikea tai jopa mahdoton skannata;
pintakuvioiden piirtäminen "tyhjästä" grafiikkaeditorissa. Tällä tavalla syntyy yleensä abstrakteja tekstuureja, joilla ei ole analogia ympäröivässä maailmassa.

Peli luotiin PDP-1-koneella.

Tietokonegrafiikka edistyi merkittävästi, kun kyky tallentaa kuvia ja näyttää ne tietokoneen näytöllä, katodisädeputkella, kehittyi.

Nykyinen tila

Pääsovellukset

Tietokonegrafiikan alan kehitys johtui alun perin vain akateemisesta kiinnostuksesta ja tapahtui tieteellisissä laitoksissa. Vähitellen tietokonegrafiikka vakiintui vuonna jokapäiväinen elämä, on tullut mahdolliseksi toteuttaa kaupallisesti menestyviä hankkeita tällä alueella. Tietokonegrafiikkatekniikan pääasiallisia sovellusalueita ovat:

Erikoistehosteet, Erikoistehosteet(VFX), digitaalinen elokuva;
Digitaalinen televisio, World Wide Web, videoneuvottelut;
Digitaalinen valokuvaus ja huomattavasti lisääntyneet valokuvien käsittelyominaisuudet;
Tieteellisten ja liiketoimintatietojen visualisointi;
Tietokonepelit, virtuaalitodellisuusjärjestelmät (esim. lentokoneiden ohjaussimulaattorit);
Tietokonegrafiikka elokuviin ja televisioon

Tieteellinen työ

Tietokonegrafiikka on myös yksi alueista tieteellistä toimintaa. Tietokonegrafiikka-alalla puolustetaan väitöskirjoja ja järjestetään erilaisia konferensseja:

Siggraph-konferenssi pidettiin Yhdysvalloissa
Grafikon-konferenssi Venäjällä
CG-tapahtuma, järjestetään Venäjällä
CG Wave, pidettiin Venäjällä

Moskovan valtionyliopiston laskennallisen matematiikan ja tietojenkäsittelytieteen tiedekunnassa on tietokonegrafiikan laboratorio.

Tekninen puoli

Kuvien määrittelymenetelmien perusteella grafiikka voidaan jakaa luokkiin:

2D-grafiikka

Samaan aikaan jokaista kuvaa ei voida esittää primitiivien joukkona. Tämä esitystapa sopii hyvin kaavioille, sitä käytetään skaalautuviin fontteihin, yritysgrafiikkaan ja sitä käytetään laajalti sarjakuvien ja yksinkertaisesti erisisältöisten videoiden luomiseen.

Rasterigrafiikka

Esimerkki rasterikuvasta

Rasterigrafiikka toimii aina kaksiulotteisella pikselien matriisilla (matriisilla). Jokainen pikseli liittyy arvoon - kirkkaus, väri, läpinäkyvyys - tai näiden arvojen yhdistelmä. Rasterikuvassa on useita rivejä ja sarakkeita.

Rasterikuvia voidaan vain pienentää ilman suuria menetyksiä, vaikka jotkin kuvan yksityiskohdat katoavat ikuisesti, mikä on erilaista vektoriesitysmuodossa. Rasterikuvien suurentaminen tuottaa "kauniin" kuvan yhden tai toisen värisistä suurennettuista neliöistä, jotka olivat aiemmin pikseleitä.

Mikä tahansa kuva voidaan esittää rasterimuodossa, mutta tällä tallennusmenetelmällä on haittapuolensa: suurempi Muisti, tarvitaan kuvien kanssa työskentelyyn, häviöt muokkauksen aikana.

Fraktaaligrafiikka

Fraktaalipuu

Fraktaali- objekti, jonka yksittäiset elementit perivät emorakenteiden ominaisuudet. Koska pienemmän mittakaavan elementtien tarkempi kuvaus tapahtuu yksinkertaisella algoritmilla, tällainen kohde voidaan kuvata vain muutamalla matemaattisella yhtälöllä.

Fraktaalien avulla voimme kuvata kokonaisuutta kuvaluokat, Sillä Yksityiskohtainen kuvaus jotka vaativat suhteellisen vähän muistia. Toisaalta fraktaalit soveltuvat huonosti kuviin näiden luokkien ulkopuolella.

3D-grafiikka

3D-grafiikka(3D - englannista. kolme ulottuvuutta- "kolme ulottuvuutta") toimii kolmiulotteisessa tilassa olevien esineiden kanssa. Tyypillisesti tulokset ovat litteä kuva, projektio. Kolmiulotteista tietokonegrafiikkaa käytetään laajalti elokuvissa ja tietokonepeleissä.

3D-tietokonegrafiikassa kaikki objektit esitetään yleensä kokoelmana pintoja tai hiukkasia. Minimaalista pintaa kutsutaan monikulmioksi. Kolmiot valitaan yleensä monikulmioiksi.

Kaikkia visuaalisia muunnoksia 3D-grafiikassa ohjataan matriiseilla (katso myös: affiinimuunnos lineaarisessa algebrassa). Tietokonegrafiikassa käytetään kolmenlaisia matriiseja:

siirtomatriisi
skaalausmatriisi

Mikä tahansa monikulmio voidaan esittää sen kärkien koordinaattien joukkona. Joten kolmiossa on 3 kärkeä. Jokaisen kärjen koordinaatit ovat vektori (x, y, z). Kertomalla vektori vastaavalla matriisilla saadaan uusi vektori. Kun on tehty tällainen muunnos monikulmion kaikilla kärjeillä, saadaan uusi monikulmio, ja kun kaikki polygonit on muunnettu, saadaan uusi objekti, kierretty/siirretty/skaalattu suhteessa alkuperäiseen.

Joka vuosi järjestetään 3D-grafiikkakilpailuja, kuten Magick next-gen tai Dominance War.

CGI-grafiikka

Pääartikkeli: CGI (elokuva)

Edustaa värejä tietokoneessa

Niitä käytetään värien siirtämiseen ja tallentamiseen tietokonegrafiikassa. erilaisia muotoja hänen ideoitaan. Yleensä väri on joukko numeroita, koordinaatteja jossain värijärjestelmässä.

Tavalliset menetelmät värien tallentamiseen ja käsittelyyn tietokoneessa määräytyvät ihmisen näön ominaisuuksien mukaan. Yleisimmät järjestelmät ovat RGB näytöille ja CMYK tulostukseen.

Joskus käytetään järjestelmää, jossa on enemmän kuin kolme komponenttia. Lähteen heijastus- tai emissiospektri on koodattu, mikä mahdollistaa tarkemman kuvauksen värin fysikaalisista ominaisuuksista. Tällaisia järjestelmiä käytetään fotorealistisessa 3D-renderöinnissa.

Grafiikan todellinen puoli

Mikä tahansa kuva näytöllä muuttuu tasostaan johtuen rasteriksi, koska näyttö on matriisi, se koostuu sarakkeista ja riveistä. Kolmiulotteinen grafiikka on olemassa vain mielikuvituksessamme, koska näytöllä näkemämme on kolmiulotteisen hahmon projektio, ja me itse luomme tilan. Graafinen visualisointi voi siis olla vain rasteri ja vektori, ja visualisointimenetelmä on vain rasteri (pikseleiden joukko), ja kuvan määrittelytapa riippuu näiden pikselien lukumäärästä.

Katso myös

Graafinen käyttöliittymä
Fraktaalimonotyyppi

Linkit

Seliverstov M. "3D-elokuva - uusi vai hyvin unohdettu vanha?"
3D-tietokonegrafiikka Open Directory Project -linkkihakemistossa (dmoz).

Huomautuksia

Kirjallisuus

Nikulin E. A. Tietokonegeometria ja tietokonegrafiikkaalgoritmit. - Pietari: BHV-Petersburg, 2003. - 560 s. - 3000 kappaletta. - ISBN 5-94157-264-6
Tietokone piirtää fantastisia maailmoja (osa 2) // Tietokone saa älykkyyttä = Artificial Intelligence Computer Images / toim. V.L. Stefanyuk. - M.: Mir, 1990. - 240 s. - 100 000 kappaletta. - ISBN 5-03-001277-X (venäjä); 7054 0915 5 (englanniksi)
Donald Hearn, M. Pauline Baker. Tietokonegrafiikka ja OpenGL-standardi = Computer Graphics with OpenGL. - 3. painos - M.: "Williams", 2005. - S. 1168. - ISBN 5-8459-0772-1
Edward Angel. Interaktiivinen tietokonegrafiikka. OpenGL = Interactive Computer Graphics -pohjainen johdantokurssi. Ylhäältä alas -lähestymistapa Open GL:n avulla. - 2. painos - M.: "Williams", 2001. - S. 592. - ISBN 5-8459-0209-6
Sergeev Alexander Petrovich, Kushchenko Sergei Vladimirovich. Tietokonegrafiikan perusteet. Adobe Photoshop ja CorelDRAW - kaksi yhdessä. Itseohjautuva ohje. - M.: "Dialektiikka", 2006. - S. 544. -

Potilas pukee kypärän, istuu värähtelevällä tuolilla ja näkee itsensä istuvan lentokoneen hytissä ikkunan luona, josta hän näkee väistyvän kiitotien. Lentoon liittyy luonnonääniä, joista osa on hälyttäviä, kuten moottoreiden sammuttaminen - näitä efektejä tulee käyttää, mutta erittäin varovasti.

Yksi yleisimmistä sovelluksista virtuaalitodellisuus- peliteollisuus

Vastustuksen hillitsemiseksi virtuaali maailma, helpoin tapa on vapauttaa se "ulkopuolelle", objektiiviseen todellisuuteen. Ja sitten on mahdollista liikkua vapaasti kyberavaruudessa ilman käyttöliittymärajoituksia. Tällainen järjestelmä koostuu miljardeista tekoälyistä, jotka yhdistyvät yhdeksi neuro-kyberneettiseksi verkostoksi, jonka vieressä Internet näyttää lapsen lelulta.

Tietokonesuunnittelu. Aihe nro 9

Tietokonemallinnus on yksi niistä tehokkaita menetelmiä fyysisten järjestelmien tutkiminen. Tietokonemallit ovat usein yksinkertaisempia ja helpompia tutkia niiden avulla voidaan suorittaa laskennallisia kokeita, joiden todellinen toteutus on vaikeaa tai voi antaa arvaamattoman tuloksen. Loogisuus ja muodollisuus tietokonemallit avulla voit tunnistaa tärkeimmät tekijät, jotka määrittävät tutkittavien kohteiden ominaisuudet, tutkia vastausta fyysinen järjestelmä sen parametrien ja alkuolosuhteiden muutoksiin.

TO Tietokonemallinnus vaatii abstraktiota ilmiöiden erityisluonteesta, rakentamalla ensin laadullinen ja sitten määrällinen malli.

TO Tietokonemallinnuksen päävaiheita ovat: ongelman selvitys, mallinnusobjektin määrittely; kehitystä Havainnemalli, järjestelmän pääelementtien ja vuorovaikutuksen elementtien tunnistaminen; formalisointi, eli siirtyminen matemaattinen malli; algoritmin luominen ja ohjelman kirjoittaminen; tietokonekokeiden suunnittelu ja toteuttaminen; tulosten analysointi ja tulkinta.

R On olemassa analyyttistä ja simulaatiomallinnusta. Analyyttisiä malleja kutsutaan todellisen kohteen malleiksi, jotka käyttävät algebrallisia, differentiaali- ja muita yhtälöitä ja mahdollistavat myös yksiselitteisen laskentaproseduurin toteuttamisen, joka johtaa niiden täsmälliseen ratkaisuun. Simulaatiomallit ovat matemaattisia malleja, jotka toistavat tutkittavan järjestelmän toiminta-algoritmin suorittamalla peräkkäin suuren määrän perusoperaatioita.

2D-grafiikka

Kaksiulotteinen (2D - "kaksiulotteinen") tietokonegrafiikka luokitellaan graafisen tiedon esitystavan ja siitä seuraavien kuvankäsittelyalgoritmien mukaan. Tietokonegrafiikka jaetaan yleensä vektori- ja rasterimuotoon, vaikka erotetaan myös fraktaalityyppinen kuvaesitys.

Vektorigrafiikka

Vektorigrafiikka edustaa kuvaa geometristen primitiivien joukkona. Tyypillisesti nämä ovat pisteitä, suoria viivoja, ympyröitä, suorakulmioita ja myös yleisenä tapauksena jonkinasteisia käyriä. Objekteille on määritetty tietyt attribuutit, kuten viivan paksuus, täyttöväri. Piirustus tallennetaan joukkona koordinaatteja, vektoreita ja muita lukuja, jotka luonnehtivat primitiivijoukkoa. Päällekkäisiä objekteja hahmonnettaessa niiden järjestyksellä on merkitystä.

Kuva sisään vektorimuoto antaa tilaa muokkaukselle. Kuvaa voidaan skaalata, kiertää, muuttaa muotoaan ilman häviötä ja myös simuloida kolmiulotteisuutta vektorissa grafiikka on helpompi kuin rasterissa.

Rasterigrafiikka

Rasterigrafiikka toimii aina kaksiulotteisessa pikselien matriisissa (matriisissa). Jokainen pikseli liittyy arvoon - kirkkaus, väri, läpinäkyvyys - tai näiden arvojen yhdistelmä. Rasterikuvassa on useita rivejä ja sarakkeita.

Mikä tahansa kuva voidaan esittää rasterimuodossa, mutta tällä tallennusmenetelmällä on haittapuolensa: kuvien kanssa työskentelyyn vaadittava suurempi muistimäärä, häviöt editoinnin aikana.

Fraktaaligrafiikka

Fraktaali on objekti, jonka yksittäiset elementit perivät emorakenteiden ominaisuudet. Koska pienemmän mittakaavan elementtien tarkempi kuvaus tapahtuu yksinkertaisella algoritmilla, tällainen kohde voidaan kuvata vain muutamalla matemaattisella yhtälöllä.

Fraktaalien avulla voidaan kuvata kokonaisia kuvaluokkia, joiden yksityiskohtainen kuvaus vaatii suhteellisen vähän muistia. Toisaalta fraktaalit soveltuvat huonosti kuviin näiden luokkien ulkopuolella.

3D-grafiikka- osa tietokonegrafiikkaa, joukko tekniikoita ja työkaluja (sekä ohjelmistoja että laitteistoja), jotka on suunniteltu kuvaamaan kolmiulotteisia kohteita.

Tasossa oleva kolmiulotteinen kuva eroaa kaksiulotteisesta siinä, että se käsittää kohtauksen kolmiulotteisen mallin geometrisen projektion rakentamisen tasolle (esimerkiksi tietokoneen näytölle) käyttämällä erikoistuneet ohjelmat(3D-näyttöjen ja 3D-tulostimien luomisen ja toteutuksen yhteydessä 3D-grafiikka ei kuitenkaan välttämättä sisällä projisointia tasoon). Tässä tapauksessa malli voi joko vastata kohteita kohteesta todellista maailmaa(autot, rakennukset, hurrikaani, asteroidi) ja olla täysin abstrakteja (neliulotteisen fraktaalin projektio).

Kolmiulotteista grafiikkaa käytetään aktiivisesti kuvien luomiseen näytön tai painotuotteiden tasolle tieteessä ja teollisuudessa, esimerkiksi automaatiojärjestelmissä. suunnittelutyöt(CAD; kiinteiden elementtien luomiseen: rakennukset, koneenosat, mekanismit), arkkitehtoninen visualisointi (tämä sisältää ns. "virtuaaliarkeologian"), nykyaikaiset järjestelmät lääketieteellinen kuvantaminen.

Laajin sovellus on monissa nykyaikaisissa tietokonepeleissä.

Myös elokuvan, television, painetun materiaalin osana.

3D-grafiikka käsittelee tyypillisesti virtuaalista, kuvitteellista, kolmiulotteista tilaa, joka näytetään näytön tai paperin tasaisella, kaksiulotteisella pinnalla. Tällä hetkellä tunnetaan useita menetelmiä kolmiulotteisen tiedon esittämiseksi tilavuusmuodossa, vaikka useimmat niistä edustavat tilavuusominaisuuksia hyvin ehdollisesti, koska ne toimivat stereokuvan kanssa. Tältä alueelta voimme huomata stereolasit, virtuaalikypärät, 3D-näytöt, jotka pystyvät näyttämään kolmiulotteisia kuvia. Useat valmistajat ovat osoittaneet tuotantovalmiita 3D-näyttöjä. 3D-näytöt eivät kuitenkaan vieläkään salli täysimittaisen fyysisen, konkreettisen kopion luomista kolmiulotteisilla grafiikkamenetelmillä luodusta matemaattisesta mallista. Nopeat prototyyppitekniikat, joita on kehitetty 1990-luvulta lähtien, ovat kuromassa tätä kuilua. On huomattava, että tekniikassa nopea prototyyppi käytetään esineen matemaattisen mallin esitystä jäykän kappaleen muodossa (vokselimalli).

Kolmiulotteisen kuvan saamiseksi tasossa on suoritettava seuraavat vaiheet:

Mallintaminen - kolmiulotteisen matemaattisen mallin luominen kohtauksesta ja siinä olevista kohteista;

Tekstuurit - rasteri- tai proseduuritekstuurien määrittäminen pintamalleihin (sisältää myös materiaalin ominaisuuksien asettamisen - läpinäkyvyys, heijastukset, karheus jne.);

Valaistus - valonlähteiden asennus ja konfigurointi;

Animaatio (joissakin tapauksissa) - liikkeen antaminen esineille;

Dynaaminen simulointi (joissakin tapauksissa) - hiukkasten, kovien/pehmeiden kappaleiden jne. vuorovaikutuksen automaattinen laskenta simuloitujen painovoiman, tuulen, kelluvuuden jne. kanssa sekä toistensa kanssa;

Renderöinti (visualisointi) - projektion rakentaminen valitun fyysisen mallin mukaisesti;

tulosta tuloksena oleva kuva tulostuslaitteeseen - näyttöön tai tulostimeen.

LIITTOVALTION TALOUSARVIO

OPPILAITOS

KORKEA AMMATILLINEN KOULUTUS

"MURMANSKIN VALTION TEKNINEN YLIOPISTO"

Teknisen grafiikan laitos

Ohjeita

suorittaa laskenta- ja graafisia tehtäviä

"Tiedon visualisointi prosesseista ja ilmiöistä"

Kokoonpano: Chervonyak T.F. - Vanhempi lehtori Murmanskin valtion teknillisen yliopiston teknisen grafiikan laitoksella

Ohjeet tarkistettiin ja hyväksyttiin osaston kokouksessa, pöytäkirja nro 9 20.5.2011.

Arvioija - Ph.D., TM:n ja S:n laitoksen apulaisprofessori Ivaney A.A.

Johdanto 4

Tiedon graafisen esittämisen perusteet. 5

Prosessien ja ilmiöiden graafiset mallit 20

Ohjeet graafisen tehtävän suorittamiseen

"Prosesseja ja ilmiöitä koskevan tiedon visualisointi" 51

Tehtävävaihtoehdot 52

Käytetty kirjallisuus 67

JOHDANTO

Nämä ohjeet tarjoavat yleistä tietoa prosessien ja ilmiöiden graafisista malleista, tarjoavat vaihtoehtoja graafiseen tehtävään ja tarjoavat myös esimerkin tehtävän "Prosesseja ja ilmiöitä koskevien tietojen visualisointi" suorittamisesta.

Tehtävän tarkoituksena on perehtyä tieteellisen ja teknisen tutkimuksen tulosten visualisointiin tarkoitettujen ideografisten mallien, kuten taulukon, kaavion, kaavion, laatimisen perussääntöihin.

Työtä suorittaessaan opiskelija saa taidot tehdä taulukoita, kaavioita, kaavioita sekä valita mallin tehokkaimmista tavoista välittää tietoa prosessista tai ilmiöstä ja hallitsee niiden piirtämistekniikan AutoCADissa. .

Tiedon graafisen esittämisen perusteet

Tieteellisten, teknisten ja tietotarpeiden määrän kasvu nykyaikaisia tapoja sen käsittely ja siirto. Nykyaikaiselta asiantuntijalta vaaditaan ominaisuuksia, joiden avulla hän pystyy käsittelemään ja välittämään suuria määriä tietoa nopeasti ja tarkasti. Suurin osa tehokkaita keinoja tiedon siirto on visuaalista, jonka näköelimet lukevat. Näiden työkalujen tuntemus ja kyky käyttää niitä ovat osa graafista lukutaitoa, jolle voidaan luoda perustaa opiskelussa. harjoituskurssi « Tekninen grafiikka».

Tekninen grafiikka on eräänlainen kieli, jonka avulla asiantuntijalla on mahdollisuus ilmaista suunnittelusuunnitelmiaan graafisten mallien avulla. Lisäksi tämä graafinen kieli on kansainvälinen, se on kaikkien teknisesti lukutaitoisten ihmisten ymmärrettävissä.

Moderni tiede ja tekniikka vaativat insinöörin korkeatasoinen visualisoinnin tiedot ja taidot erilaisia tietoja. Tämä selittyy sillä, että toisaalta ihmisellä on luonnollinen tarve saada visuaalisia mielikuvia, ja hänen on helpompi omaksua tietoa visuaalisten kuvien avulla, ja toisaalta on olemassa tietojen käsittelyä ja välittämistä koskevien näyttökeinojen nopea kehitys. On sitäkin tarkoituksenmukaisempaa puhua paitsi tiedon visuaalisen havainnon tärkeydestä, myös tietystä sen visualisoinnin kulttuurista.

Visuaalinen lukutaito on välttämätöntä komponentti ammatillista toimintaa ihmisiä kaikilla tiedon ja tuotannon aloilla. Visuaalisen lukutaidon omaavalla henkilöllä on mahdollisuus toistaa ja analysoida kuvia käyttäen visuaalisia apuvälineitä näytöt (myös tietokoneesi) olemassa olevaan tietoon perustuen, käytä luovia improvisaatiotekniikoita, ilmennä ideoitasi visuaalisessa, teknisessä tai taiteellisessa grafiikassa.

Verbaalinen kieli ja verbaaliset kategoriat sisältävät primitiivisiä keinoja tilan rakentamiseen, tulkintaan tai sen kanssa tekemiseen. Tätä tarkoitusta palvelee kuvien kieli ja

havaintotoimintojen järjestelmä, jonka avulla ihminen rakentaa kuvan ympäröivästä todellisuudesta ja suuntautuu siihen. Tätä järjestelmää kutsutaan havainnoksi. Havainto määritellään kokonaisvaltaiseksi kuvaksi, joka heijastaa esineen rakenteen ja ominaisuuksien yhtenäisyyttä. Visuaalisen havainnoinnin kohteet ovat ympäröivän maailman esineitä, prosesseja ja ilmiöitä, jotka voidaan jakaa ja kuvata luokkiin tila, liike, muoto, tekstuuri, väri, kirkkaus jne. Kohteita havaitessaan kuva tulee enemmän tai vähemmän täydellisesti. heijastaa esinettä tai tilannetta, jossa henkilö on.

Visuaalisen havainnon perusteella luoduilla kuvilla on suurempi assosiaatiovoima kuin sanoilla. Visuaalinen kuva on hyvin plastinen. Tämä ominaisuus ilmenee siinä, että kuvan kannalta nopea siirtyminen yleisestä tilanteen arvioinnista yksityiskohtainen analyysi sen elementtejä. Erilaiset kuvassa heijastuneiden kohteiden liikkeet, niiden siirrot, kierrokset sekä suurennos, pienennys, perspektiivin vääristyminen ja normalisointi ovat mahdollisia. Tämä visuaalisen järjestelmän ainutlaatuinen manipulointikyky antaa sinun kuvitella tilanteen sekä suorassa että käänteisessä perspektiivissä. Kuvien manipulointi ja niiden viimeistely ovat tärkeimpiä tuottavan havainnon ja visuaalisen ajattelun keinoja.

Monet tutkimukset osoittavat, että visuaalisella järjestelmällä on mekanismeja, jotka varmistavat uuden kuvan syntymisen. Niiden ansiosta ihminen pystyy näkemään maailman paitsi sellaisena kuin se todella on, myös sellaisena kuin se voi (tai sen pitäisi) olla. Se tarkoittaa sitä visuaalisia kuvia ovat välttämätön edellytys, vieläkin henkisen toiminnan väline. Ne liittyvät suoremmin, verrattuna symboleihin ja puheeseen, henkilöä ympäröivään objektiiviseen todellisuuteen.

Luovasti ajattelevaa asiantuntijaa on mahdotonta valmistaa kehittämättä hänen kuvaannollista näkemystään, mielikuvitustaan ja ajatteluaan. Projektiokaavion yleiskoneisto tarjoaa konkreettista hyötyä tässä asiassa. Yksi tärkeimmistä tilaesitysten muodostamiseen käytetyistä projektiomallinnustyökaluista on geometrinen tulkinta. Tulkintakohteet ovat muodossaan graafisia malleja

piirustusten, kaavioiden, tekstin, kaavioiden jne. yhdistelmiä. Graafiset mallit sisältävät tiedon näyttämisen joukon keinoja tiedon graafista esittämistä varten: viivoja, symboleja, muistimerkkejä, joita käytetään graafisten mallien rakentamissääntöjen mukaisesti. Havaittaessa tietoa tässä muodossa, pääsy korkeampiulotteiseen toimintatilaan on välttämätön kuin tekstiä havaitessa. Tarkkuusaste verrattaessa informaatioobjektia sen malliin riippuu mallinnuksen aikana tapahtuneen projektiolaitetta koskevien tietojen täydellisyydestä.

Kuvassa 1 on esitetty yksi mahdollisista graafisten mallien luokitteluista. Piktografinen malli on graafinen malli, joka on koottu käyttämällä tavallisia graafisia kuvia (piktogrammeja), jotka osoittavat esineitä, toimintoja tai tapahtumia. Ideografinen malli on graafinen malli, joka on koottu ideogrammeista - konventionaalisista käsitteitä ilmaisevista kirjallisista merkeistä.

Tiedonsiirron ja assimiloinnin tehokkuuskysymys on ollut yksi tärkeimmistä viime vuosikymmeninä. Pääasiallinen viestintäväline maailmassa 2000-luvun alussa on tiedon visualisointi (visuaalinen välitysmuoto). Ihminen näkee suurimman määrän tietoa (noin 80-90 %) visuaalisesti.

Kuva 1. Graafisten mallien luokittelu

Kuva 2. Kaavio tavoista siirtää tietoa ihmisten välillä

Tehokkuus, graafisen tiedonsiirtomenetelmän etuna moottoriin tai ääneen verrattuna (kuva 2), on, että ihmisen visuaalinen havaintokyky lähetettyä tietoa ja hän luo mielikuvan niin nopeasti, että ihminen näkee tämän prosessin "välittömänä".

Graafista mallia rakennettaessa on tarpeen arvioida sen luomiseen soveltuvia rakenneosia, niiden kykyjä ja rajoituksia: muotojen sanastoa ja niiden fraseeroinnin syntaksia.

Jos tekstin merkitys paljastuu sanoilla, niin kuvitus "puhuu" muotojen kieltä. Nämä sisältävät piste, viiva, litteä geometrinen kuvio, väri, rakenne.

Piste. Teoreettisessa mielessä sillä ei ole ulottuvuutta (dimensioimaton) ja se osoittaa paikan tai sijainnin. Graafista mallia (ilmaisua) luotaessa pisteelle on ominaista muotojen keskittyminen tai visuaalinen havainto tiettyyn keskukseen, joka houkuttelee ja kiinnittää visuaalisen fokuksen. Graafisesti piste voidaan esittää ympyränä, viivojen leikkauspisteenä, kirjaimena tai numerona (osa graafista ilmaisua ne nähdään usein visuaalisesti pisteinä). Graafisessa käytännössä pisteellä voi olla eri kokoisia,

muoto ja Värisävy(Kuva 3). Se voi toimia symbolina, joka edustaa tiettyä kohdetta tai ideaa.

Kuva 3. Elementit, jotka voidaan nähdä "pisteenä"

Linja on yksiulotteinen muodostelma, joka ilmaisee suunnan, laajuuden tai liikkeen. Käytetään kuvaamaan lentorataa tai reittiä, osoittamaan rajoja tai jakoja. Lineaarinen muoto voi vaihdella paksuuden, pituuden, rakenteen, luonteen, intensiteetin ja suunnan suhteen. Viivat voivat olla katkottuja tai katkonaisia, ja silmä havaitsee joukon segmenttejä tai pisteitä yhtenä lineaarisena muotona (kuva 4). Sanat ja lauseet visuaalisina elementteinä voivat myös muodostaa rivejä.

Kuva 4. Elementit, jotka voidaan nähdä "viivana"

Kuva(litteä muoto) - kaksiulotteinen muodostus, jota käytetään osoittamaan ääriviivaa, aluetta, ääriviivaa, kehystä. Muodoille on ominaista niiden reunojen rakenne, jossa ne voivat olla vain ääriviivat tai kiinteät (täytetyt värillä); eroavat koosta, osien kylläisyyden jakautumisesta, sijainnista avaruudessa ja ääriviivojen oikeellisuudesta.

Sanojen ja numeroiden yhdistelmä voidaan nähdä litteinä muotoina (kuva 5). Useita geometrisia muotoja voidaan yhdistää ryhmään, jolloin muodostuu suurikokoinen litteä muoto.

Kuva 5. Elementit, jotka voidaan pitää "litteänä muotona"

Sävy tai väri- graafinen muoto, joka heijastaa värikylläisyyden astetta. Kun väriä ei ole, sävy muuttuu harmaan sävyyn. Taustana luotaessa graafista mallia, joka koostuu useista toisiinsa liittyvistä hahmoista, on parempi käyttää vaaleita värejä: ne paljastavat selkeämmin alueen tai rakenteen, jolle tärkeitä muotoja levitetään mustalla. Taustana käytetyt tummat sävyt tarjoavat kontrastia pienten vaaleiden tai pienten graafisten muotojen havaitsemiseen. Rakenneelementtinä sävy on hyödyllinen tapa kuvata kolmiulotteista muotoa valon ja varjon avulla. Tämä saavutetaan käyttämällä eri sävyjä tai sävyjen asteikkoja.

Rakenne- esineen pintarakenteen laatua heijastava graafinen muoto (kuva 6). Tekstuuri muodostuu pienten hiukkasten kerääntymisestä tiettyyn järjestelmään, jonka visuaalinen luonne riippuu tästä koko kertymisestä kokonaisuutena. Graafisen mallin elementtinä tekstuuri heijastaa fyysisten pintojen ominaisuuksia. Tässä roolissa sitä käytetään yhdessä muiden muotoelementtien, erityisesti värin ja sävyn kanssa.

Tiedot esitetään graafisella mallilla tietyllä pinnalla tai tasolla. Fyysisesti mallitaso on arkin tai näytön pinta, jolla on erilaisia graafisia muotoja.

Kuva 6. Rakenne

Mutta visuaalisessa havainnoissa tällainen taso voi toimia kolmiulotteisena tilana, lasipaneeli, jonka ansiosta voit kuvitella hahmon, joka sijaitsee piirustuksen tason takana. Uusi ulottuvuus syntyy - syvyys.

Graafinen malli herättää väistämättä mielikuvitusta ja kuvan luomista. Jotta tiedon havaitseminen tapahtuisi nopeasti ja tarkasti, jotta kuva tunkeutuisi tietoisuuteen, se on yhdistettävä tuttuihin tilakäsitteisiin. Tältä osin graafinen malli tulisi luoda ottaen huomioon paitsi graafisten muotojen yksittäiset semanttiset merkitykset, myös tilajärjestys, jossa nämä muodot liittyvät toisiinsa. Tätä tilaorganisaatiota kutsutaan avaruuden kieliopiksi. Tilaorganisaatio voi olla yksitasoinen (tasainen), monitasoinen ja jatkuva (tilavuus).

Yksitasotilassa graafiset muodot sijoittuvat kokonaan piirustustasoon ja malli on rakenteeltaan ja sijainniltaan tasainen. Tässä tapauksessa muodot havaitaan enemmän litteiksi geometrisiksi muodoiksi sivulla (arkilla tai näytöllä) kolmiulotteisten kohteiden sijaan.

Niitä on erilaisia tapoja järjestää tällainen tila:

suoruus, jatkuvuus, liittyminen, rinnakkaisuuden yhdistäminen, samat koot, tasainen terävyys, yhtenäinen rakenne, yhtenäisyys.

Tila on monipuolinen luodaan järjestämällä graafisia muotoja kahdelle (tai useammalle) tasolle. Toinen on piirustustaso ja toinen on toisiotaso. Tällä tavalla saavutetaan vaikutus, jossa jotkin lomakkeet asetetaan muiden eteen. Luodakseen vaikutelman litteiden graafisten muotojen sijoittamisesta eri tasoihin käytetään joitain tekniikoita tietojen näyttämiseen: peittokuva, kontrasti, "eri paino", etäisyysassosiaatio, epätasaiset koot, erilainen terävyys, tekstuurin päällekkäisyys, dissosiaatio.

Jatkuva tila on luonteeltaan tilavuus, jossa graafisen muodon havaitaan ulottuvan piirustuksen tasosta jatkuvasti sisäänpäin luoden illuusion tilamassasta. Tämän vaikutuksen saavuttamiseksi käytetään seuraavia tekniikoita: chiaroscuro, etäisyysassosiaatio, kontrasti, erilainen terävyys, peittokuva, tekstuurin hämärtyminen.

Chiaroscuro- graafisen muodon eri osien erilaisen valaistuksen jäljitelmä.

Etäisyysyhdistys- tämä on piirrettyjen muotojen vertailu todellisiin esineisiin; kokemuksesta tunnettujen ulottuvuussuhteiden käyttö kuvattujen kohteiden välisten etäisyyksien tunnistamiseen.

Kontrasti- muotojen erottelu suhteellisella etäisyydellä käyttämällä eri värisävyjä (kontrasti); vaaleampi muoto väistyy kohti etäistä vaaleaa taustaa.

Erilainen terävyys- erot tarkennuksessa, eli terävuudessa; epäselviä reunoja kuvat siirtävät muotoa syvemmälle. Läheisempien muotojen superpositio etäisempien päälle. Tekstuurin epäterävyys - syvyyteen vajoavien esineiden pintatekstuurin muokkauksen väheneminen.

Edellä mainittujen tekniikoiden ja niiden yhdistelmien lisäksi ne välittävät ilmeisimmin äänenvoimakkuutta. erilaisia tulevaisuudennäkymiä: lineaarinen (rinnakkainen, kulmikas, kalteva), sylinterimäinen, kupu jne.

Graafisesti tiedot näytetään tiukan lain mukaisesti
sommitteluratkaisun vastaavuus, sen graafisen informaation muoto toiminnallinen tarkoitus, näytettävien tietojen sisältö. Koostumusratkaisun tulee olla yhtenäinen ja harmoninen. Kokemus kokeellisesta ergonomiatutkimuksesta ja graafisten mallien luomisesta tiedon esittämiseen mahdollisti muotoilun rivi yleiset periaatteet niiden asettelua.

Lyhytyyden periaate on, että tiedon graafisten esitystapojen tulee sisältää vain ne elementit, jotka ovat välttämättömiä olennaisen tiedon välittämiseksi tarkkailijalle, sen merkityksen ymmärtämiseksi tarkasti tai hyväksymiseksi todennäköisyydellä, joka ei ole pienempi kuin vastaavan tietyn hyväksyttävä arvo. optimaalinen ratkaisu. On turha yrittää kiinnittää huomiota tarvittavat elementit graafinen malli, jos niitä ympäröivät tarpeettomat visuaaliset ärsykkeet, jotka häiritsevät pääasian havaitsemista.

Yleistämisen ja yhdistämisen periaate. Samoja objekteja tai ilmiöitä kuvaavien symbolien on välttämättä oltava yhtenäisiä: niillä on oltava yksi graafinen ratkaisu koko graafisten työkalujen kokonaisuudessa. Yleistämisperiaate edellyttää kuvattujen esineiden yksityiskohtien järkevää yleistämistä (ei tarpeetonta pirstoutumista).

Aksentin periaate Siinä korostetaan elementtejä, joihin päähuomio tulisi suunnata, käyttämällä niiden kokoa, muotoa ja väriä. Joissakin tapauksissa on sallittua rikkoa symbolien koon ja niissä esitettyjen todellisten esineiden välisiä suhteita.

Autonomian periaate. Graafisen tiedon esittämisvälineen osat, jotka välittävät itsenäisen viestin, tulee olla erillään ja selvästi erotettu muista osista. Kompleksin hajottaminen graafista tietoa erottaa yksinkertaisia kuvia, voit huomattavasti helpottaa sen havaitsemista ja ymmärtämistä.

Rakenteen periaate. Graafisten tietojen näyttötyökalujen kokonaisuuden jokaisella autonomisella osalla on oltava selkeä, helposti muistettava ja eriytetty rakenne.

Vaiheiden periaate. Tiedon esittämisen vaiheista, järjestyksestä ja tarkoituksesta riippuen valitaan tietyt graafiset keinot.

Periaate käyttää tavanomaisia assosiaatioita ja stereotypioita. Symbolien ja niiden kuvaamien esineiden ja ilmiöiden väliset vakaat tavanomaiset assosiaatiot sekä stereotyyppiset reaktiot tiettyihin symboleihin ja signaaleihin otetaan huomioon. Aina kun mahdollista, he eivät käytä abstrakteja sopimusmerkkejä, vaan symboleja, jotka liittyvät tavanomaisesti vastaaviin esineisiin ja ilmiöihin. On kuitenkin otettava huomioon, että liian naturalistinen, yksityiskohtainen kuva ulkonäöstä kiinnittää ajatuksen ulkoiseen samankaltaisuuteen ja häiritsee kohteen muiden (olennaisten) ominaisuuksien tiedostamista.

Kokoonpano on tietograafisen työkalun (mallin) luomisen viimeinen vaihe. Juuri tässä työvaiheessa tulee tuottaa viesti, joka täyttää kaikki sille asetetut vaatimukset: toimiva, ergonominen, esteettinen.

Kussakin tapauksessa, riippuen luotujen graafisten tietojen esittämiskeinojen erityispiirteistä, niiden monimutkaisuudesta, mittakaavasta, lukijamäärästä ja muista asioista, koostumus voidaan esittää eri tavalla. tästä huolimatta On olemassa useita sävellysmalleja ja tekniikoita, jotka pysyvät horjumattomina ja muodostavat perustan erilaisille graafisille malleille tieteellisen, teknisen ja muun tiedon esittämiseen. Tämä saavutetaan seuraavilla tavoilla.

Symmetria ja epäsymmetria. Tasapaino ja harmonia symmetrisissä koostumuksissa (esimerkiksi kaavioissa) luodaan symmetrian avulla ja epäsymmetrisissä - sommituksen epätasaisten osien visuaalisella tasapainotuksella symmetria-keskipisteen tai symmetria-akselin suhteen muuttamalla graafisen työkalun kokoa ja muotoa. .

Useimmiten tiedon graafisen esitystavan koostumuksen perusta muodostuu vaaka- ja pystysuunnista. Nämä ovat yleensä viivoja, mutta pisteitä tai kompakteja objekteja voidaan käyttää. Graafisia tietovälineitä laadittaessa tulee ottaa huomioon silmän biomekaniikka, erityisesti se, että silmä tekee vaakasuuntaiset liikkeet helpommin ja nopeammin kuin pystysuorat. On huomioitava, että rivissä samalla etäisyydellä sijaitsevia kohteita tulee olla 7±2. Jos tämä luku on suurempi, useimmille ihmisille on tarvetta peräkkäinen lukeminen tiedot. Tässä tapauksessa

parempaa tietoa hajota ryhmiin.

Metrinen ja rytminen esineiden toistettavuusmalleja. Metrinen toistettavuus perustuu yhden tai useamman elementin tasaiseen vuorotteluun. Metriisyyden lisäksi rytmi edellyttää luonnollista muutosta tietyissä ominaisuuksissa: elementtien välinen etäisyys, niiden lukumäärä ryhmissä, elementtien muoto, koko jne.

Elementtien välisillä tiloilla on sama rooli kuin musiikissa tauoilla. Jos taukojen lisäksi otat käyttöön aksentin, eli vahvistat jotain tiettyjä elementtejä, tämä tekee rytmistä entistä selvemmän. Rytminen rakentaminen on helpompaa, jos elementtien lukumäärä rivissä on pariton. Rytmin tunnetta voidaan luoda säännöllisillä valo-värisuhteilla, viivoilla, joilla on sama kaltevuuskulma, samankeskisillä kulmilla, jos ne vuorottelevat säännöllisesti vaihtelevin väliajoin.

Rytminen sarja on täytettävä sekä vasemmalla että oikealla, koska tiedot voidaan lukea kumpaankin suuntaan. Tätä varten sinun tulee: lisätä väliä ulompien elementtiryhmien edessä; vahvistaa keskiryhmien painotusta apuvälineillä (koot, merkinnät, värit jne.); sisällyttää vieraita elementtejä ääriryhmiin.

Kehystys vaikuttaa merkittävästi siihen, että tietty tietoväline nähdään itsenäisenä, suljettuna visuaalisena objektina tai jonkin kompleksin yhtenä elementtinä. Jos tämä on itsenäinen visuaalinen objekti, kehys on selkeä.

Kontrasti ja vivahteet. Kontrasti - jyrkästi ilmaistu vastustus, havaittujen graafisten muotojen erojen liioittelua. Esimerkiksi: musta valkoisen vieressä näyttää vielä mustemmalta; harmaa neliö näkyy sinivihreänä punaisella taustalla ja oranssina sinisellä pohjalla. Kontrasti on selkein näiden kahden alueen rajalla.

Vivahde- pieniä eroja homogeenisten ominaisuuksien välillä. Kontrasti ja vivahteet ovat samanaikaisesti läsnä sävellysratkaisussa, koska toinen näistä tekniikoista korostuu ja tehostuu, mikä antaa sävellykselle kokonaisuutena erityistä ilmeisyyttä.

Mittakaava. Graafista tietomallia luotaessa mittakaavan valinnassa on vaikeuksia, koska toisaalta tällaista mallia pidetään itsenäisenä pienikokoisena välineenä ja toisaalta se on näytettävän kohteen visuaalinen malli, koko järjestelmä tai ilmiöitä. Tästä näkökulmasta malli tulisi rakentaa pienennetyksi "suuren muodon" malliksi. Objektin visuaalinen malli (graafinen malli) ei kuitenkaan saa sisältää alkuperäisen yksityiskohtia, koska tämä johtaa graafisen työkalun ylikuormittumiseen tarpeettomilla tiedoilla.

Esimerkkejä graafisen mallin valinnasta tiedonsiirron tarkoituksen mukaan

Tiedon graafisen esitystavan valinnan oikeellisuus piilee tiedonsiirron taustalla olevan tavoitteen käytön tehokkuudessa. Lähetyksen tarkoituksen mukaan tiedot jaetaan seuraavasti:

Mitä? Tämä on kohteen ulkoinen ja sisäinen ulkonäkö, sen fyysinen rakenne (kuva 7). Objekti on esine, jolla on geometrinen muoto ja koot. Ulkonäkö on esineen ominaisuuksia, joilla on ne piirteet, jotka havaitaan visuaalisesti. Kun luodaan realistisempaa ulkonäkökuvaa, käytetään useimmiten erilaisia perspektiivejä ja chiaroscuroa. Tausta voidaan jättää pois taustalla olevien fyysisten ominaisuuksien korostamiseksi;

Tietoa kysymyksiin vastaamiseksi Miten? Kun? Tämä on tietoa, joka liittyy kohteen fyysiseen liikkeeseen (kuva 9), logiikkaan, esineen yleisliikkeen ja sen osien liikkeen väliseen suhteeseen, esineen toimintaan peräkkäinen sarja toisiinsa liittyvät tapahtumat sekä järjestelmää näyttävät tiedot (kuva 8). Prosessi on sarja objektin peräkkäisiä toimintoja. Graafisin keinoin näitä tekoja on hyvin vaikea kuvata luonnollisuudessaan aktiivinen muoto, joten ne näkyvät muodossa staattisia elementtejä(kuvio 10);

Tietoa, joka vastaa kysymykseen Kuinka monta? Tämä on esineiden käsitteen määrällinen puoli, joka liittyy niihin fyysiset mitat, lisääntymis- tai laskusuuntaukset, osien suhde kokonaisuuteen. SISÄÄN

Taulukoita ja erilaisia kaavioita käytetään useimmiten graafisina malleina;

Tietoa, joka vastaa kysymykseen Missä? Tämä on tietoa kohteen sijainnista avaruudessa tai suhteessa muihin objekteihin.

Kuva 7. Graafinen esitys esineiden muotoja ja rakenteita

Kuva 8. Graafinen esitys "Motion"-järjestelmästä

Kuva 9. Graafinen esitys prosessista

Kuva 10. "Järjestelmä"-tietojen graafinen esitys

©2015-2019 sivusto
Kaikki oikeudet kuuluvat niiden tekijöille. Tämä sivusto ei vaadi tekijää, mutta tarjoaa ilmaisen käytön.
Sivun luomispäivämäärä: 2016-04-11