Системи автоматизованого проектування. Використання креслень за допомогою комп’ютера

На цей час у галузі інформатики найбільш динамічно розвиваються комп'ютерні графічно-інформаційні технології. Вони невпинно розширюють свою методологічну основу, інструментальну базу й сферу застосування, охоплюючи все більш широке коло найрізноманітніших галузей життєдіяльності людини. При цьому основним функціональним реалізатором таких технологій виступає комп'ютерна графіка, що є найвидовищнішою багатофункціональною складовою цих технологій, найлегше сприймається та найшвидше обробляється (в інформаційному плані) й засвоюється людиною, а, головне, - повною мірою відповідає природним психологічним особливостям сприйняття людиною навколишнього середовища.

Широкий клас програм, що призначені для створення та обробки графічних зображень. Розрізняють три категорії:

растрові редактори;

векторні редактори;

3-D редактори (тривимірна графіка).

У растрових редакторах графічний об'єкт представлений у вигляді комбінації точок (растрів), що мають свою яскравість та колір. Такий підхід ефективний, коли графічне зображення має багато кольорів і інформація про колір елементів набагато важливіша за інформацію про їх форму. Це характерно для фотографічних та поліграфічних зображень. Застосовують для обробки зображень, створення фотоефектів і художніх композицій.

Векторні редактори відрізняються способом представлення даних про зображення. Об'єктом є не точка, а лінія. Кожна лінія розглядається, як математична крива ІІІ порядку і представлена формулою. Таке представлення компактніше за растрове, дані займають менше місця, побудова об'єкта супроводжується підрахунком параметрів кривої у координати екранного зображення, і відповідно, потребує більш продуктивних обчислювальних систем. Широко застосовуються у рекламі, оформленні обкладинок поліграфічних видань.

Редактори тривимірної графіки. Використовують для створення об'ємних композицій. Мають дві особливості: дозволяють керувати властивостями поверхні в залежності від властивостей освітлення, а також дозволяють створювати об'ємну анімацію.

Підвищений інтерес з боку спеціалістів різних фахових галузей до синтезу комп'ютерних зображень як окремого самостійного напрямку інформаційних технологій, який найбільш інтенсивно розвивається в наш час, пояснюється найвищою їх інформативністю порівняно з іншими носіями інформації. Інформація, що міститься у зображеннях, подається у найбільш концентрованій формі. Одночасно ж ця інформація є і найдоступнішою для сприйняття й аналізу за обмежений проміжок часу. Окрім того, для її сприйняття отримувачеві інформації, поданої у графічній формі (тобто у вигляді певного зображення), достатньо мати відносно невеликий обсяг спеціальних знань й загалом мати здібності звичайної нормальної людини.

Намагання візуалізувати оброблювану інформацію спостерігається практично у всіх без винятку сферах діяльності людини. Тому одночасно з появою й початком практичного використання ЕОМ виникла також й проблема подання сукупності даних, що є результатом протікання певних процесів, у вигляді зображень встановленої структури. Спочатку це виконувалось виключно програмним чином, що вимагало від фахового спеціаліста ще й певної кваліфікації у галузі програмування. Тому комп'ютерна графіка розвивалась в основному у технічних галузях, де таких спеціалістів було чимало.

З появою та поширенням персональних комп'ютерів та відповідного програмного забезпечення комп'ютерна графіка стала доступним інструментальним засобом широкого кола спеціалістів багатьох галузей, які нерідко абсолютно не пов'язані ані з технікою, ані безпосередньо з програмуванням. Збільшення обсягів пам'яті й швидкості обробки інформації у персональних ЕОМ створення складних багатокомпонентних й багатофункціональних відеокомплексів з широким набором різноманітних програм комп'ютерної графіки, можливість роботи з ними у діалоговому режимі з обов'язковою реалізацією умов "дружнього" інтерфейсу відповідно із розв'язуваними задачами конкретної предметної галузі сприяють подальшому розширенню практичного використання методів і засобів комп'ютерної графіки, її вдосконаленню і розвитку.

Швидке розширення функціональних можливостей сучасної обчислюваної техніки створило базу для подальшого розвитку й вдосконалення систем комп'ютерної графіки, що забезпечують відображення динамічних сюжетів, де зображення послідовно змінюють одне одного за визначеним сценарієм. Серед таких систем прийнято виділяти три групи:

системи графічного (імітаційного) моделювання, основною задачею яких є подання (візуалізація) процесів у фізиці, хімії, астрономії, медицині тощо;

системи імітації динамічних ситуацій (наприклад, динамічні тренажери);

системи отримання двовимірних та тривимірних наочних зображень різноманітних об'єктів для телебачення й кіно з наступною їх компіляцією за певним сценарієм у вигляді, наприклад, рекламних комп'ютерних фільмів.Будь-які системи комп'ютерної графіки відтворюють відібрану й певним чином оброблену інформацію про процес або об'єкт у вигляді синтезованих зображень на екрані дисплея. На відміну від фотографічних, телевізійних, оптико-електронних та будь-яких інших систем візуалізації зображень у системах комп'ютерної графіки джерелом вхідної інформації є не самі фізичні процеси або відтворювані об'єкти, а їх відповідні математичні (вірніше, геометричні) моделі. Ці моделі у загальному випадку являють собою упорядковану сукупність даних, числових характеристик, вербальної інформації, параметрів, математичних і логічних залежностей, що визначають структуру, властивості, взаємозв'язки й відношення між окремими елементами й складовими частинами об'єкта, а також між самим об'єктом і його оточенням. Після введення конкретних значень параметрів система комп'ютерної графіки на основі загальної моделі об'єкта й заданих умов візуалізації синтезує конкретне зображення й відтворює його на екрані дисплея.

Отож, центральним компонентом будь-якої системи комп'ютерної графіки є геометрична модель об'єкта (процесу або явища). Тобто комп'ютерна графіка має безпосередній взаємозв'язок з геометричним моделюванням. Проте на цей час література з шкільної інформатики, що розглядає комп'ютерну графіку, містить дуже обмежене за своєю суттю означення комп'ютерної графіки як окремої самостійної науково-практичної дисципліни (напрямку) та розділу інформатики як навчального предмету, навіть не згадуючи про геометричну модель. Так, найпоширенішим з таких означень є таке: "Комп'ютерна графіка - це створення й обробка зображень (малюнків, креслень тощо) за допомогою комп'ютера". Тобто, до цих пір у школі комп'ютерна графіка розглядається лише з позицій створення комп'ютерних малюнків (зображень) на екрані дисплея за допомогою певного набору інструментальних засобів, найпоширенішими з яких є графічний редактор й маніпулятор "миша". Але ж це є найнижчий, можна сказати, досить примітивний рівень практичного застосування комп'ютерної графіки. І ним далеко не обмежуються можливі напрямки використання й вивчення можливостей комп'ютерної графіки та її апарату - методологічного, математичного, алгоритмічного, програмного, інструментального.

Враховуючи той факт, що означення будь-якої галузі зумовлює її інструментальну базу, область застосування й напрямки подальшого розвитку, та визнаючи обмеженість наведеного вище означення комп'ютерної графіки, необхідно сформулювати найпридатніше з методологічних позицій означення й запровадити його у шкільну інформатику. На цей час відомі кілька таких означень. Серед них таким, що найбільше відповідає задачам шкільної інформатики, є, на наш погляд, таке: "Комп'ютерна (машинна) графіка - це створення й маніпуляція на екрані дисплея графічними зображеннями об'єктів, процесів або явищ, що представлені у вигляді певних комп'ютерних геометричних моделей".

Тобто, будь-яке зображення на екрані дисплея - це результат комп'ютерної обробки тієї або іншої геометричної моделі об'єкта. Отже, геометрична модель є первинною відносно будь-якого комп'ютерного зображення й створюється заздалегідь (програмно) або ж синхронно із побудовою певного зображення на екрані дисплея в інтерактивному режимі. Таким чином, основною задачею викладання основ комп'ютерної графіки у курсі шкільної інформатики є створення геометричних моделей об'єктів і одержання певних знань і навичок щодо маніпуляції комп'ютерними зображеннями цих об'єктів.

На наш погляд, комп'ютерна графіка може і повинна стати основою викладання шкільної інформатики, так як вона органічно охоплює всі складові компоненти інформатики, ґрунтується на них і є найбільш природним засобом спілкування людини з комп'ютером. Сказане підтверджується життям й практичним досвідом. Недарма початок освоєння дитиною комп'ютера завжди пов'язаний із створенням комп'ютерних малюнків за допомогою певних графічних редакторів та із комп'ютерними іграми й тренажерами, де головна роль відводиться комп'ютерній графіці. Більше того, значна частина вітчизняної і зарубіжної навчальної літератури з інформатики подає навчальний матеріал із широким залученням програмних засобів візуалізації і методів та алгоритмів комп'ютерної графіки.

Проте, незважаючи на такий стан речей, комп'ютерна графіка у складі шкільної інформатики є всього лише абзацом навчальної програми й нерідко взагалі вилучається з реального учбового процесу в силу об'єктивних чи суб'єктивних причин. Враховуючи ж міжпредметні зв'язки та наступність у викладанні навчального матеріалу різних шкільних дисциплін, навчання комп'ютерної графіки через практичне використання її апарату під час розв'язання, моделювання й візуалізації різноманітних задач у всіх без винятку предметах сприяло б збільшенню загального часу, відведеного на вивчення комп'ютерної графіки, помітно розширювало світогляд учнів й сприяло кращому засвоєнню ними учбового матеріалу.На жаль, на цей час у справі інформатизації освіти все робиться "з точністю до навпаки". Навіть незважаючи на те, що у всіх розвинених країнах зараз здійснюється вселюдний перехід від "комп'ютеризації освіти" до "комп'ютерної освіти". А це - якісно новий рівень освіти, провідну роль у якій відіграватиме комп'ютер з відповідним програмним, інформаційним, технічним забезпеченням, засобами комунікації й передачі інформації. При цьому провідна роль належатиме самоосвіті за допомогою комп'ютера, що повною мірою враховуватиме індивідуальні особливості учня й сприятиме найбільш повному розкриттю й розвиткові творчих здібностей й талантів. А це, у свою чергу, вимагає проведення різноманітних наукових й педагогічних досліджень з метою виявлення сутності комп'ютерного навчання, його психологічних особливостей, можливих наслідків та розробки необхідного методичного й програмного забезпечення, основою інтерфейсу якого буде комп'ютерна графіка. Тому одним з пріоритетних напрямків наукових досліджень в галузі інформатики може бути розробка комп'ютерних графічно-інформаційних та мультимедійних технологій в освіті.

Насамкінець, слід згадати й про міжпредметні зв'язки.

Теоретичною й методологічною основою комп'ютерної графіки є всі розділи математики, фізика, основи інформатики та обчислювальної техніки, формальна логіка, теорія побудови алгоритмів, основи програмування, образотворче мистецтво, креслення та багато інших. Комп'ютерна графіка є творчим "прикладанням" здобутих у зазначених дисциплінах знань, розширенням і закріпленням їх та (що є дуже важливим) стимулом більш ґрунтовного вивчення загальнотеоретичних дисциплін. Більше того, комп'ютерну графіку, як й інформатику в цілому, необхідно оцінювати з позицій подальшого практичного використання набутих у школі знань, умінь і навичок у самостійній продуктивній діяльності молодої людини.

Так, у виробничій сфері обов'язковою умовою використання засобів комп'ютерної графіки є певний обсяг загальнотехнічних знань, провідне місце серед яких належить трудовому навчанню і, особливо, кресленню. Без знання конструкції майбутнього виробу й способів її подання у вигляді креслень не можна грамотно користуватись засобами комп'ютерної графіки.

Corel Desіgner 10 - могутній засіб для створювання і редагування технічної графіки (креслень, діаграм, ілюстрацій, схем і ін.) Гарна сумісність пакета з іншими додатками, точність і швидкодію дозволять досягти чудових результатів у процесі створення технічних малюнків і креслень.

Нові можливості:

• CorelTRACE 11 прискорить терміни виробництва технічної графіки, завдяки можливості сканування успадкованих растрових зображень, діаграм і схем за допомогою пристроїв, що підтримують технологію TWAІ. Скануйте зображення і переводьте їх у векторний формат для подальшої обробки.

• Розширена сумісність дозволить використовувати в роботі файли у форматах DXF/DWG, CGM, PDF, SVG, HPGL, зображення CorelDRAW і Corel Grafіgo, креслення AutoCAD 2002, документи WordPerfect і Corel Ventura, а також презентації Corel Presentatіons.

• Робоче середовище, що набудовується, передбачає можливість настроювання інтерфейсу з урахуванням особистих переваг. Крім того, ви зможете створювати сценарії і розробляти на їхній основі модулі, що підключаються, для автоматизації різних операцій.

• Масштабируємость у межах мережі дозволить здійснити розгортання пакета Corel DESІGNER 10 у корпоративній мережі.

• Нові й удосконалені інструменти забезпечать вам безпрецедентну точність і швидкість роботи при створенні і редагуванні складних ілюстрацій, діаграм і схем.

• Могутні засоби для створення технічних ілюстрацій дозволять створювати і редагувати виносні елементи, відображати сітку координат, проводити сполучні лінії і змінювати їхні стилі.

• Вичерпні інструменти редагування забезпечать централізований контроль над змінами будь-якого зображення. Вікно "Transformatіon Docker" дозволить пересувати, обертати, масштабувати, дзеркально відбивати, нахиляти і проектувати об'єкти в ізометричному виді.

• Можливість строгої прив'язки дозволить детально керувати розміщенням об'єктів за допомогою функцій "Keyboard Snaps". А функція "Gravіty snappіng" автоматично розставить крапки прив'язки на вашому кресленні.

• Точні інструменти малювання допоможуть накреслити лінії, криві, окружності, еліпси, багатокутники і полігони.

• Підтримка символів заощадить ваш час і зменшить розмір остаточних файлів, за рахунок використання більш 4000 символів, застосовуваних у галузі. Ви також зможете швидко і без зусиль створити власні бібліотеки символів