Моделирование и обработка графических изображений

Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО
МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)
Волжский филиал

Факультет управления
Кафедра математика и информатика
Направление информатика и вычислительная техника


К У Р С О В А Я Р А Б О Т А
по дисциплине «Инженерная и компьютерная графика»
Моделирование и обработка графических изображений на тему «Музыка»


Рег. № ________________________
Дата сдачи «__»_____________20__г



Выполнил: студент 1, АСУ-13,
Руководитель: к.ф.-м.н., доц.



Защита принята с оценкой ________________________
«___»___________20__г. ____________________



Чебоксары 2014
Содержание
Введение 3
1. Теоретическая часть 4
1.1. Виды компьютерной графики 4
1.2. Описание программ 6
2. Практическая часть 9
2.1. Обработка растрового изображения 9
2.2. Создание векторного изображения 11
2.3. Создание 3D модели объекта 15
Заключение 21
Список использованных источников 22
 
Введение
Компьютерная графика – область деятельности, в которой компьютеры используются в качестве инструмента как для синтеза изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Работа с компьютерной графикой – одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. Компьютерная графика имеет огромный потенциал для облегчения процесса познания и творчества, она позволяет развивать пространственное воображение, практическое понимание, художественный вкус.
Цель курсовой работы: научится моделировать и обрабатывать графические изображения.

 
Теоретическая часть
1.1. Виды компьютерной графики
Растровая графика – это изображения, составленные из пикселей – маленьких цветных квадратиков, размещенных в прямоугольной сетке. Качество растрового изображения напрямую зависит от количества пикселей, из которых оно состоит – чем больше пикселей тем больше деталей можно отобразить. Растровая графика позволяет создать практически любой рисунок, вне зависимости от сложности. Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы (за исключением векторных устройств вывода), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры, а также сотовые телефоны.
Векторная графика – способ представления объектов и изображений в компьютерной графике, основанной на использовании элементарных геометрических объектов, таких как: точки, линии, сплайны и многоугольники. Объекты векторной графики являются графическими изображениями математических функций. Размер, занимаемый описательной частью, не зависит от реальной величины объекта, что позволяет, используя минимальное количество информации, описать сколько угодно большой объект файлом минимального размера.
Фрактальная графика – объекты, отдельные элементы которых наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями. Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, к изображениям вне этих классов, фракталы применимы слабо. Фрактальные объекты обладают нетривиальной структурой на всех масштабах. В этом отличие от регулярных фигур (таких как окружность, эллипс, график гладкой функции): если мы рассмотрим небольшой фрагмент регулярной фигуры в очень крупном масштабе, то он будет похож на фрагмент прямой. Для фрактала увеличение масштаба не ведёт к упрощению структуры, то есть на всех шкалах мы увидим одинаково сложную картину.
Трёхмерная графика (3D – от англ. three dimensions – «три измерения») – раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ (однако, с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров, трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость).Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх. В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц: матрица поворота, матрица сдвига, матрица масштабирования.
 
1.2.Описание программ
Photoshop – это программа для создания и обработки растровой графики. Photoshop прекрасно открывает и предоставляет неимоверное количество инструментов для работы с изображением. Сам по себе Photoshop – всего лишь набор инструментов, которые собраны воедино. Все сделано настолько продуманно и аккуратно, что создается настоящая рабочая лаборатория для художника или дизайнера. Есть инструменты по рисованию – различные кисти и заливки, инструменты для вставки и работы с текстом. Photoshop позволяет быстро и эффективно отредактировать фотографию, создать монтаж, и даже нарисовать рисунок «с чистого листа». Как инструмент для художника он может показаться не таким удобным, как специально для этого предназначенные графические редакторы, но это только на первый взгляд. Программа имеет все необходимые средства для рисования, начиная от простейшего пера, с изменяемой и легко настраиваемой «кистью», до множества цветовых палитр, которые позво-ляют «смешивать» цвета в любой пропорции. Имеются и инструменты векторной графики, которые зачастую позволяют значительно ускорить и облегчить работу. А если заняться рисованием на профессиональном уровне, то программа позволяет легко подключить графический планшет и полностью реализовать свои фантазии.
CorelDraw представляет собой пакет программ для работы с векторной графикой. В CorelDraw можно просто рисовать с помощью соответствующих инструментов, однако CorelDraw больше используют как конструктор сложных графических изображений из множества составляющих частей – объектов, которые редактируются независимо друг от друга, поэтому основными рабочими инструментами являются кривые линии и геометрические фигуры (примитивы), которые можно модифицировать различным образом. Из объектов можно создавать группы для дальнейшего редактирования как единого объекта. Созданные в CorelDraw векторные объекты можно копировать, дублировать и клони-ровать, накладывать друг на друга (используя различные формы объединения), а также изменять их атрибуты. К ним можно применять операции манипулирования (размещение, поворот, масштабирование, зеркальное отражение), изменять их внешний вид (используя точки или узлы модификации). К объектам можно применять различные оригинальные эффекты, используя для этого интерактивные средства (перетекание, контур, искажение, оболочку, прозрачность), линзы и др., а также высококачественную иллюзию объема (путем применения соответствующего эффекта, усиленного применением цветовых эффектов и освещения). Область внутри объекта можно закрасить или залить одним цветом, смесью цветов или узором. Заливка в CorelDraw может быть не только стандартной, но и с эффектами протекания цветов, размытия, а также состоять из сложной узорчатой текстуры. Сегменты объекта образуют контур, имеющий свой цвет и толщину, которые тоже можно изменять. Различают замкнутые и разомкнутые контуры. В CorelDraw можно использовать растровые изображения, вставляя их в графический документ. При этом каждый рас-тровый рисунок является отдельным объектом, и его можно редактировать независимо от других объектов Изображения, созданные в CorelDraw, можно сохранять как в векторном формате, так и формате растровой графики.
3D Max – профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Работает в операционных системах Microsof Windows и Windows. 3D Max располагает обширными средствами по созданию разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей реальных или фантастических объектов окружающего мира. При этом используется разнообразие техник и механизмов, которые включают полигональное моделирование. В него входят Editablemesh (редактируемая поверхность) и (редактируемый полигон). Эти методы моделирования используется для создания моделей и низко полигональных моделей для игр. Методы моделирования могут сочетаться друг с другом. Моделирование на основе стандартных объектов, как правило, является основным методом моделирования и служит отправной точкой для создания объектов сложной структуры, что связано с использованием примитивов в сочетании друг с другом как элементарных частей составных объектов. Стандартный объект «Чайник» входит в этот набор в силу исторических причин: он используется для тестов материалов и освещения в сцене, и, кроме того, давно стал своеобразным символом трёхмерной графики.
 
2. Практическая часть
2.1.Обработка растрового изображения
Для обработки растровых изображений мы использовали Photoshop. Коллаж на тему «Музыка» был создан с использованием трех исходных изображений: сцена, Джеймс Хэтфилд и Лемми Килмистер, Роберт Трухильо.


В качестве фона были использована сцена. С помощью инструмента «лассо» выделили изображение Роберта Трухильо , уточнили край с помощью функции «умный радиус» и вставили вторым слоем на фон.


Следующим слоем изображение Джеймса Хэтфилда было выделено с помощью инструмента «магнитное лассо».


Четвертый слой изображение Лемми Килмистера выделялось инструментом «быстрое выделение».

В итоге получили следующее изображение.

 
2.1.Обработка векторного изображения
Для создания векторного изображения был использован CorelDraw. Вывеска для магазина создана с использованием стандартных фигур: эллипс, свободная форма, прямоугольник, текст и прямая через 2 точки.
Для создания корпуса гитары были использована, «свободная форма». Для корректировки корпуса гитары использовалась «форма». Далее покрасили однородной заливкой.

Гриф гитары был создан инструментом «прямоугольник» и покрашена «фонтанной заливкой».

Головка грифа создана соединением инструментов «эллипс» и «прямо-угольник», которые формировались с использованием инструмента «форма».

Струны гитары были созданы инструментом «прямая через 2 точки».

Колки были созданы инструментами «эллипс» и «прямоугольник».

Нижние порожки были созданы инструментами «прямоугольник», «ли-ния», «эллипс» и покрашен «однородной заливкой».

Для придания трехмерных эффектов были использованы инструменты «вытягивание», «тень» и «перетекание». За фон было взято растровое изображение «ноты».

Текст написан инструментом «текст» и покрашен «фонтанной заливкой».

В итоге рекламную вывеску.


 
2.3. Создание 3D модели объекта
Для создания 3D-модели объекта мы использовали 3D Max.
3D-модель была создана с использованием инструментов: линия, прямоугольник ,круг, объемность, вершины, зеркальное отражение, безье, угол, сливание, объединение точек.
Для создания корпуса гитары используется инструмент «линия». Была создана одна часть корпуса гитары, после чего было сделано зеркальное отражение и корректировка линий в инструменте «угол». Две части корпуса гитары были соединены инструментом «присоединение».

Неровности в соединение были устранены инструментами «объединение то-чек» и «сливание». Объемность корпуса сделана инструментом «объем».

Гриф и головка грифа гитары были созданы инструментом «линия».
Гриф был редактирован в масштабе по бокам инструментом «изменение масштаба». Грифу была придана объемность инструментом «объем».

В верхней части грифа были сделаны колки, с помощью инструмента «круг» и отредактированы по объему.
.

Гриф был перемещен на корпус гитары.

Для создания «нижнего порожка» было использован «прямоугольник», который изменили по масштабу и объему инструментами «изменение масштаба» и «объем».

«Резонаторное отверстие» было создано при помощи инструмента «круг».

«Лады» на грифе были созданы инструментом «линия», которое было зеркально отображено на двадцать две копии.

Линии были редактированы инструментом «изменение масштаба» и установлены на гриф.

Для создания струн гитары использовался инструмент «круг». Круг редактировался инструментами «объем» , «изменение масштаба» и «зеркальное отражение» на 4 копии.

Струны были перемещены на корпус гитары.

В итоге получили следующую модель.

 
Заключение
Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях используются построенные с помощью компьютерной графики схемы, диаграммы, модели и т.д., предназначенные для отображения разнообразной информации.
В ходе выполнения курсовой работы были:
• обработаны растровые изображения;
• создано векторное изображение;
• создана 3D модель объекта.
Цель курсовой работы была достигнута
 
Список использованных источников

1. Дмитриева Т.В. Рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине «Инженерная и компьютерная графика». Учебное пособие. – Чебоксары: Волжский филиал МАДИ (ГТУ), 2014, 14 с.
2. Дунаев В.В. Photoshop CS6: Понятный самоучитель. ─ СПб.: Питер, 2013.─208 с.: ил.
3. Дунаев В.В. CorelDRAW X5. Понятный самоучитель. ─ СПб.: Питер, 2011.─240 с.: ил.
4. Харьков А.В. 3ds Max 2013. Лучший самоучитель / А.В. Харьковский. ─ изд. 4-е, доп. и перераб. ─ Москва: Астрель, 2013. ─ 480 с. ─ (Учебный курс).