Налаштування двовимірних графіків

У прикладі використаний файл Poverty.sta з набору прикладів, що поставляються з системою STATISTICA, в якому містяться порівняльні дані результатів перепису 1960 по 30 випадково обраних округах США. Як назви елементів введені назви округів. Нижче наведено частину файлу.

Припустимо, що необхідно побудувати графік, який відображатиме інформацію про кількість сімей, що живуть нижче за рівень бідності (Pt_Poor), про кількість жителів, що мають телефони (Pt_Phone), і про кількість сільського населення (Pt_Rural). Для початку збудуємо кілька лінійних графіків.

Побудова кількох лінійних графіків за умовчанням

У будь-якому з модулів STATISTICA відкрийте файл Poverty.sta. Потім за допомогою кнопки Галерея графіків(або основне меню Графіка) виберіть пункт Статистичні 2М графіки - Лінійні графіки(Для змінних).

З'явиться діалогове вікно 2М лінійні графіки.

Потім натисніть кнопку Змінніі виберіть три змінні для побудови залежностей Pt_Poor, Pt_Phone і Pt_Rural (щоб вибирати змінні у довільному порядку, при натисканні на ім'я змінної утримуйте клавішу CTRL).

В полі Тип графіканаведено список доступних для побудови лінійних графіків. За промовчанням вибирається перший рядок списку (простий лінійний графік однієї змінної). Якщо зараз натиснути ОК, то для кожної зі змінних буде побудований один графік, тобто три окремі графіки послідовно, один за одним після натискання кнопки Щеу графічному вікні.

Так як мета цього прикладу - відтворити всі три залежності на одному графіку, у діалоговому вікні 2М лінійні графікинеобхідно вибрати рядок Складовий. Тоді діалогове вікно 2М лінійні графікибуде виглядати так:

Натисніть , щоб вивести встановлений за замовчуванням графік. ОК.

Видалення кнопок Ще й Вихід

Якщо продовжити роботу з цим конкретним графіком, може виникнути потреба прибрати кнопки Щеі Вих. із лівого верхнього кута графічного вікна. Для цього потрібно натиснути кнопку Вих. (після натискання кнопки Щезнову з'явиться діалогове вікно 2М лінійні графіки).

Зміна розмірів (пропорцій) графічного вікна

Наведений вище графік має розміри, встановлені за замовчуванням. При зміні розмірів графічного вікна воно за умовчанням зберігає свої пропорції, тобто вертикальні та горизонтальні розміри змінюються одночасно. Цей режим (встановлений за замовчуванням) діє доти, доки натиснуто кнопку Фіксувати пропорції.Якщо натиснути кнопку Змінити пропорціїто так званий коефіцієнт дозволу може бути змінений - наприклад, графічне вікно можна зробити квадратним:

Зазначимо, що установки за промовчанням для пропорцій графічного вікна можуть бути змінені в діалоговому вікні Відображення графіка(воно викликається з меню, що випадає Вид).

Переривання побудови графіка

Програма автоматично перемальовує графік, щоб відобразити на ньому зміни, які ви внесли. Для складних графіків із кількома залежностями процес перемальовування займає певний час.

Малювання графіка можна перервати, клацнувши лівою клавішею миші будь-де на екрані. Програма закінчить малювання поточного елемента, потім пісочний годинник зникне і повний контроль над налаштуванням всіх параметрів буде повернуто користувачу. Як правило, у цьому випадку графік виявляється незакінченим.

Завершити процес перемальовування можна, трохи змінивши розміри графічного вікна або зробивши будь-які інші зміни, що вимагають перемальовування графіка.

Перегляд даних

Натисніть кнопку панелі інструментів, щоб викликати Редактор даних графіка. Це можна зробити й іншими способами, наприклад:

1) обравши команду Редагувати даніз випадаючого меню Розміткиабо

2) клацнувши правою кнопкою миші будь-де на фоновій поверхні графіка, на якомусь умовному позначенні або на одній з ліній, а потім вибравши рядок контекстного меню Редагувати дані графіка.

Нагадаємо, що на двомірних графіках кожна залежність (в даному випадку лінія) представлена ​​парою стовпців X та Y. Кожна пара Х-Y відповідає точці на графіку. У цьому редакторі можна змінювати дані, видаляти точки, додавати рядки чи нові залежності; всі зроблені зміни будуть відображені на графіку після того, як буде натиснуто кнопку Перемалюватиабо кнопка Вийти+перемальовуватина панелі інструментів. Крім того, в меню є багато можливостей для зміни представлення чисел Редактор даних графіка. Наприклад, натисніть кнопку Ширина стовпця, щоб викликати діалогове вікно Налаштування ширини.

Введіть число 3 у полі Д єсятичні розрядита натисніть ОК.

Тепер усі дані в редагованій таблиці мають три десяткові знаки. Можна також змінити шрифт і розмір шрифту (використовуйте меню Сервіс - Екран).

Щоб продовжити роботу з графіком, клацніть у будь-якому місці графічного вікна, щоб винести його на передній план (зробити активним), або закрийте Редактор даних графіка.

Основні угоди щодо налаштування графіків

Засоби налаштування графіків доступні з меню, що випадає Виправлення та Розмітки, а також з клавіатури (крім того, вони можуть бути записані у вигляді макрокоманд та/або поставлені у відповідність кнопкам на панелі інструментів Кнопки автозавдань). Крім того, є способи швидкої зміни елементів графіка, які не вимагають виконання великої кількості дій (натискання кнопок миші, вибору меню тощо). Існують два основні правила редагування графіків.

• Для вибору конкретного способуналаштування об'єкта (або елемента графіка) клацніть правою кнопкою миші на цьому об'єкті та виберіть тип налаштування з контекстного меню.
• Щоб отримати доступ до найбільш загальних (встановлених за промовчанням) способів налаштування об'єкта (або елемента графіка), двічі клацніть по об'єкту.

Наприклад, щоб змінити тип лінії, двічі клацніть на відповідній лінії; для зміни заголовка двічі клацніть на заголовку; щоб змінити масштаб, двічі клацніть на осі; щоб змінити лінії напрямної сітки, зробіть подвійне клацання лініями, і т.п.

Зміна заголовків

Для редагування заголовка зробіть подвійне клацання мишею у його зоні.

Як видно з діалогового вікна Виправлення заголовків, Загалом можна ввести 11 заголовків: 5 верхніх і по 2 для кожної з решти осей. Кожен заголовок може мати власний шрифт і розмір, а також, як показано в наведених нижче прикладах, може включати символи форматування для запису індексів, ступенів, умовних позначень, рівняння апроксимуючих функцій і т. д. Ці символи легко вставляються з вбудованої панелі інструментів Формат.

Можливий і інший спосіб: зробивши подвійне клацання на фоновій поверхні вікна, можна викликати діалогове вікно Загальна розмітка 2М графіків, У якому також є режим редагування заголовків.

Після введення заголовка натисніть ОК, щоб перемалювати графік. Наприклад, для наступного графічного вікна було введено два рядки заголовків.

Діалогове вікно Розміщення 2М графіка

Як очевидно з графіка, відсоткові дані, що відбивають частку «бідних» споживачів, розташовані переважно нижче значень для змінних Pt_Phone і Pt_Rural. Для кожної із залежностей масштаб може бути підібраний окремо і вказаний на лівій або правій осі Y. Можна домогтися «кращого уявлення» змінної Pt_Poor, якщо встановити для неї окремий масштаб уздовж правої осі Y, увімкнувши при цьому автоматичний режимоптимального масштабування.

Основні параметри окремих залежностей (у разі лінійних графіків) задаються в діалоговому вікні Розміщення графіка,причому кожної з них відкривається окреме вікно. Щоб викликати його для змінної Pt_Poor, клацніть правою кнопкою миші будь-де на відповідній лінії (або на умовному позначенні цієї залежності).

Потім виберіть рядок контекстного меню Редагувати розміщення залежності(ів)

Побудова графіка, масштабованого вздовж правої осі Y

Практично в центрі діалогового вікна знаходиться поле, позначене як Вісь Y. Стан перемикачів цього поля визначає, щодо якої з осей Убудет побудований графік. Позначте поле Праворучщоб графік змінної Pt_Poor масштабувався вздовж правої осі Y.

Зміна фіксованих умовних позначень

У лівому верхньому куті діалогового вікна знаходиться поле Фіксір. ум.позначення. Тест у цьому полі визначає позначення цієї залежності на графіці. Далі в цьому прикладі це умовне позначення буде перетворено в текст користувача, який може бути поміщений в будь-яку область графічного вікна. Поки що замінимо наявне позначення більш інформативним (наприклад, Відсоток), та був у другому рядку умовного позначення запишемо бідні сім'ї (П). (П) додано, щоб показати, що цей графік відноситься до правої осі Y. Це додавання буде зроблено автоматично, якщо в момент створення графіка встановити параметр З подвійних. віссю Y.

Щоб змінити позначення інших залежностей, кожної з них також необхідно викликати діалогове вікно Розміщення 2М графіка. Наприклад, щоб викликати діалогове вікно Розміщення 2М графікадля другої змінної (Pt_Phone~), натисніть кнопку Наступна » (у правому верхньому куті діалогового вікна). Тепер введіть інше Фіксмр. ум.позначення і зробіть те саме для наступної залежності. Закінчивши зміни, натисніть ОКта поверніться до графічного вікна.

Зміна позначень осей

Як і було задумано, на графіку відбулося дві зміни. По-перше, довгі умовні позначення стали більш інформативними і, по-друге, графік «відсотка бідних сімей» став розтягнутішим уздовж осі Y. Оскільки ця залежність побудована тепер уздовж правої осі Y, то на цій осі мають бути й відповідні позначення. Якщо зробити подвійне клацання на правій осі Y, з'явиться діалогове вікно Параметри осі: Y права.

Для кожної з осей можна викликати подібне діалогове вікно (щоб перейти до наступної або попередньої осі, використовуйте поле Осьу верхній частині цього вікна).

Щоб увімкнути поле Значення на осідля правої осі Y, треба натиснути перемикач Числові. Зверніть увагу, що значення параметра Мін., яке вибирається автоматично (Розмітка осі: Авто), дорівнює 10. Таким чином, координата Y перетину з віссю X відповідає не 0, а 10 відсоткам.

Дуже часто необхідно показати, що позиція, що інтуїтивно приймається за нуль, зовсім не відповідає нульовій відмітці на графіку. Це можна зробити, ввівши "розрив шкали" на цій осі. Розрив шкали по осі X на графіку буде виглядати так:

Щоб ввести розрив шкали для правої осі Y, поставте галочку у відповідному полі (у лівому нижньому куті діалогового вікна), при цьому встановлене за умовчанням положення місця розриву шкали залиште незмінним. Тепер установіть режим розмітки осі Ручна/0, а значення параметрів Макс., Крок та Мін. зробіть рівними відповідно 45, 5 і 11 (введення значення 11 для параметра Мін. призведе до того, що мінімальне значення не буде показано, тому що воно знаходиться за місцем розриву). Натисніть ОК

Тепер введений на графіку розрив шкали «попереджає» спостерігача, що початкова точка правої осі Y не відповідає нулю відсотків.

Масштабування осей

Вибір масштабу лівої осі Y теж є оптимальним, у разі конкретному випадку мінімум шкали відповідає значенню -10. Так як на графіці представлені значення у відсотках, то нуль був би більш сприятливим значенням для мінімуму. Зробивши подвійне клацання на лівій осі Y, викличемо діалогове вікно Параметри осі: Y ліва.

Передбачено кілька режимів розмітки осі: Авто, Авто/0, Ручна та Ручна/0. Якщо вибрано розмітку Авто, то програма сама вибирає мінімальний та максимальний звіти на шкалі так, щоб усі точки на графіку були видні. Якщо вибрати режим Ручна, то параметри Макс., Крок та Мін. визначатиметься користувачем.

Режим масштабування з прив'язкою до нуля (/0)

Режим розмітки /0 визначає, де розташована прив'язка відносної шкали. Пояснимо це на короткому прикладі.

Припустимо, вручну встановлено такі параметри шкали: мінімум - 3, крок - 5 і максимум - 25. Якщо для цієї осі застосувати ручну розмітку, то мітки та ризики будуть розташовані відповідно в точках 3, 3+5=8, 3+5+5 = 13,18 та 23. Як правило, бажано мати «чітку прив'язку» міток шкали до нуля. Якщо увімкнути режим Ручна/0, то мітки та ризики на осі виявляться на позиціях 0+5=5, 0+5+5=70, 15,20,25 тощо. Зауважимо, що режими Ручназ параметром Мін., рівним 0, та Ручна/0 (Manual/0) еквівалентні.

Для розглянутого в прикладі графіка найбільш відповідний розміткою (оскільки всі значення представлені у відсотках) буде наступна: Ручна/0 зі значенням параметра Мін., рівним 0, з параметром Крок, рівним 10, і параметром Макс., рівним 109. Встановіть ці значення та натисніть ОК, щоб побачити зміни на графіку.

Введені нами умовні позначення залишають на графіку багато вільного місця. У системі STATISTICА умовні позначення може бути як фіксованими (закріпленими, як і теперішній моментна даному графіку), так і перетвореними в текст користувача, який можна переміщати, редагувати, як і інші графічні об'єкти. Клацніть правою кнопкою миші на умовних позначках та виберіть пункт із контекстного меню.

Тепер умовні позначення перетворені на текст користувача, а місце, де вони раніше розташовувалися, зайняте графіком. Щоб повернутися до фіксованого режиму, клацніть правою кнопкою миші будь-де на фоновій поверхні вікна і в контекстному менювиберіть Фіксовані умовні позначення (наприклад, можна помістити в вільному місцінад умовними позначеннями якийсь пояснювальний текст).

Умовні позначення у заголовках

Для видалення будь-якого об'єкта, такого, наприклад, як текст, виділіть його (клацнувши по ньому кнопкою миші) і натисніть клавішу Del(або виберіть команду Вирізати об'єкт із меню, що викликається правою кнопкою миші). Тепер відкрийте діалогове вікно Загальна розмітка 2М графіків.Для цього зробіть подвійне клацання десь на фоновій поверхні графіка (або виберіть пункт Загальна розмітказ контекстного меню, після клацання правою кнопкою миші на фоновій поверхні графічного вікна).

Вдалим місцем для умовних позначень була нижня область графічного вікна. Натисніть стрілку в полі Заголовки та виберіть рядок Нижня вісь X 2.

Керуючі символи

Спеціальне форматування тексту на графіках STATISTICA здійснюється за допомогою послідовності керуючих символів, яка завжди починається символом @. Ці керуючі символи дозволяють включати індекси, ступеня, підкреслення тощо в будь-який заголовок або текст користувача. Для включення в текст умовного позначення використовується наступна послідовність символів, що управляють: @1[номер залежності]. Наприклад, якщо написати в полі заголовка @L, то в самому заголовку на графіці буде показано умовне позначення першої із залежностей. Тепер у полі заголовка Нижня вісь Х2введіть наступний рядок: @-% Poor (П) @L-% Phone @L-% Rural.

Натисніть OK,щоб побачити зміни на графіку.

Зазначимо, що той самий результат можна отримати, не видаляючи звичайний текстумовного позначення, а переформатувавши його (наприклад, в один рядок тексту) і помістивши в нижню частину графіка (попередньо збільшивши нижній відступ, додаткового текстубуло достатньо місця, як це зроблено у наступних прикладах).

Подання графіків різних типів

Спробуємо подати дані про відсоток «бідних» споживачів над вигляді лінійного графіка, а вигляді гістограми. Тип всіх залежностей на графіку може бути змінений у діалоговому вікні Загальна розмітка 2М графіків. Змінити тип однієї залежності можна у її діалоговому вікні Розміщення графіка.

Викличте діалогове вікно Розміщення графікадля першої залежності (% Poor), клацнувши на її умовному позначенні (або на самій лінії) правою кнопкою миші та вибравши пункт Змінити розташування залежності.

Тепер клацніть на значку Стовпчик. діагр. по Xв полі Тип графіка,а потім натисніть ОК, щоб побачити зміни на графіку.

Як видно, ширина шпальт на цьому графіку виявилася не дуже вдалою. Так як цей параметр (ширина стовпця) є характеристикою лише однієї із залежностей (Залежності 1), то саме для неї потрібно знову викликати діалогове вікно Розміщення графіка.

У діалоговому вікні Загальна розмітка 2М графіківвеличина кроку осі X встановлена ​​рівною 1 (це вікно можна викликати, двічі клацнувши мишею на осі X). Отже, якщо встановити ширину стовпців гістограми, що дорівнює 0,8, то вони займатимуть 80% ширини інтервалів по осі X, але при цьому ще будуть розділені проміжками. Встановіть параметр Ширинав полі Вид діаграмирівним 0,8 і натисніть ОК, щоб побачити результати змін.

Зміна стилю позначень

Подання гістограми за даними про відсоток «бідних» споживачів все ж таки не дуже вдало, оскільки вона закриває два інших лінійних графіки. Очевидно, можна вирішити цю проблему, зробивши гістограму прозорою.

Щоб змінити стиль будь-якої лінії, точки або самого графічного вікна, двічі клацніть на потрібному елементі, в даному випадку на будь-якому зі стовпців гістограми.

Спочатку натисніть на поле Шаблоні у списку стилів виберіть «порожній» (другий зверху).

Зверніть увагу, що тепер стали доступні два режими: Непрозорийі Прозорий. Якщо увімкнути режим Прозорий, то «крізь» гістограму буде видно навіть лінії напрямної сітки. В даному випадку достатньо увімкнути режим Непрозорий. Тепер натисніть OK, та графік буде змінено.

Налаштування шаблонів ліній, точок, заголовків, позначень осей та інших елементів графіка можна продовжити (для цього потрібно двічі клацнути на відповідному елементі).

Збереження графіка

Для збереження підсумкового графіка скористайтесь кнопкою Зберегти файлна панелі інструментів або виберіть пункт Зберегтиз основного меню Файл. Графічні файли системи STATISTICА (з розширенням *.stg) використовують свій графічний формат, який зберігає всі налаштування. Тому після відкриття графічного файлу його налаштування можна продовжити з того місця, де вона була припинена. Графік може бути записаний і в інших форматах, таких як Метафайл або Растрове зображення.

У форматі Растрового зображення графік представляється як послідовності точок, тому редагувати його заголовки чи умовні позначення буде неможливо.

Формат метафайл Windows зберігає деяку структурну інформацію про графік (текст, позначення та ін.), і його можна редагувати в деяких інших додатках.

Друк графіка ( попередній перегляддрукованої сторінки)

У будь-який момент графік може бути надрукований за допомогою команди Друк графіказ меню Файл, при цьому з'являється діалогове вікно Друк графіка.

Можна роздрукувати графік, минаючи цей етап, за допомогою кнопки Друкна панелі інструментів.

Щоб переглянути, як графік буде розміщено на сторінці, і встановити потрібні поля, можна увімкнути режим Попередній переглядз основного меню Файл. При цьому з'явиться діалогове вікно Попередній перегляд. Щоб побачити розміри поля, натисніть на кнопку Поля.

Поля можна встановити, перемістивши відповідну лінію у потрібне положення. Зверніть увагу, що вибір Альбомної орієнтаціїв меню Принтерприведе до автоматичної змінидіалогового вікна Попередній перегляд.

Розміри цього вікна можна змінювати, використовуючи навіть повноекранний режим перегляду.

Перегляд графіка у тому вигляді, як він буде надрукований (режим WYSIWYG)

При налаштуванні складних графіків бажано, щоб пропорції графічного вікна на екрані точно відповідали тим, які сформуються при його друку. Такий режим отримав назву WYSIWYG (What You See Is What You Get). З меню Видвиберіть пункт Пропорції сторінкипід час друку, щоб зробити пропорції графіка відповідними друкованій сторінці. Наприклад, якщо у діалоговому вікні Принтерпопередньо обрана Книжкова орієнтація, на екрані з'явиться відповідне зображення графіка.

Тепер усі введені раніше параметри графіка відображаються на екрані саме так, як вони будуть надруковані.

Налаштування тривимірних графіків

У цьому прикладі, як і для двовимірних графіків, буде використано файл Poverty sta. Створення та налаштування тривимірного графіка розсіювання проводиться за допомогою діалогових вікон Загальна розмітка ЗМ графіківі Розміщення графіка.

Створення графіка за замовчуванням

З Галереї графіків чи меню Графікавиберіть пункт Статистичні XYZ графіки -Діаграми розсіювання. З'явиться діалогове вікно ЗМ діаграми розсіювання.

Натисніть на кнопку Змінніі виберіть як X змінну Pt_Poor, як Y - Pt_Rural, а як Z - Age ( середній віку відповідному окрузі). Потім натисніть кнопку Параметри. З'явиться діалогове вікно. Для того, щоб на графіку були показані назви округів, задайте режим Імена спостережень у полі Мітки спостережень.

Потім натисніть ОК, щоб повернутися до діалогового вікна ЗМ діаграми розсіювання.

Знову натисніть OKпобудувати тривимірну діаграму розсіювання. Натисніть Вих. для видалення кнопок Щеі Вих.

Щоб уникнути накладання міток (як це сталося на даному графіку), можна використовувати режим Фільтри зображення.

Перегляд даних графіка

Як і в попередніх прикладах, спочатку подивимося дані графіка. Для цього треба викликати Редактор даних графіка. Наприклад, клацніть правою кнопкою миші на одній із точок і виберіть Редагувати дані для залежності(ів)або натисніть кнопку Редактор даних графікана панелі інструментів. У Редактор даних графікапоказано 3 стовпці (X, Y та Z) для кожної залежності.

У разі це одна залежність. При виборі більш ніж однієї змінної Z у діалоговому вікні ЗМ діаграми розсіюванняв Редактор даних графікабуде кілька залежностей із трьох колонок.

Як завжди, на цьому етапі дані можна змінювати, додавати нові залежності, змінювати подання даних у редакторі та шрифти.

Редагування міток спостережень

Припустимо, що особливий інтерес представляють округи Jackson та Shelby. В даний момент на графіку важко щось розібрати, оскільки багато назв перекриваються. Тому потрібно видалити всі мітки, що не становлять інтересу, щоб «упорядкувати» графік.

Для редагування тегів точок:

1) двічі клацніть на одній з них або

2) клацніть на будь-якій з них правою кнопкою миші, виберіть пункт Змінити розміщення залежності,у діалоговому вікні Р, що з'явилося розміщення графікавиберіть пункт Мітки даних.

У кожному з цих випадків з'явиться діалогове вікно Мітки точок даних.

Для позначення точок на графіку крім Текстових мітокможна використовувати значення координат X, Y або Z або будь-яку їх комбінацію. Щоб викликати діалогове вікно Виправлення текстових міток, натисніть кнопку Виправлення.

Видаліть всі мітки, окрім Jackson та Shelby.

Натисніть ОК, знову з'явиться діалогове вікно Мітки точок даних.Щоб збільшити розмір шрифту (наприклад, вибрати Arial жирний 12), натисніть кнопку Шрифт.

Натисніть ОК, щоб побачити зміни на графіку.

Тепер тут добре видно дві конкретні точки.

Редагування заголовків

Як і в попередніх прикладах, для редагування заголовка двічі клацніть мишею. З'явиться діалогове вікно Виправлення заголовків.

Нижче показано кілька можливих заголовків.

Зміна масштабу

Як і в попередніх прикладах, за двома горизонтальними осями обрано не дуже зручний масштаб. Оскільки змінна Pt_Rmal виражена у відсотках, то більш відповідним тут був би інтервал від 0 до 100 (а не від 10 до 110). Двічі клацніть на цій осі, щоб викликати діалогове вікно Параметри осі: Y.

В полі Розмітка осівиберіть режим Ручнаіз параметрами Мін. = 0, Крок = 20 та Макс. = 100.

Обертання тривимірного графіка

Всі тривимірні графіки в системі STATISTIC А можуть бути повернені у просторі навколо будь-якої з трьох осей. Також може бути змінено перспективу. Виберіть команду Обертатиз меню Вид. З'явиться діалогове вікно Перспектива та обертання.Іншим способом це вікно можна викликати, натиснувши кнопку Обертання графікана панелі інструментів.

Піктограма (спрощене зображення графіка) дозволяє попередньо спостерігати за орієнтацією графіка, що змінюється, і перспективою.

Для обертання графіка у горизонтальній площині використовується горизонтальна лінійка прокручування, для обертання у вертикальній площині – права лінійка прокручування (вгору-вниз). Ліва лінійка використовується для керування перспективою. Перспектива визначає, наскільки «близько» тривимірний графік. Далі на малюнку представлено крайній випадок, коли ліва лінійка прокручування встановлена ​​у верхнє положення. Ми бачимо графік наче через сильну ширококутну лінзу.

На наступному графіку перспектива вимкнена (ліва лінійка прокручування знаходиться в нижньому положенні). Графік видно ніби через телеоб'єктив.

Коли потрібна просторова орієнтація та перспектива нарешті вибрані, закрийте діалогове вікно Перспектива та обертання. Графік буде перемальовано.

Діалогове вікно Розміщення графіка

Для виклику діалогового вікна Розміщення графікаклацніть правою кнопкою миші будь-де на поверхні графічного вікна. У контекстному меню виберіть пункт Змінити розташування графіка.

У діалоговому вікні Розміщення графікапроводиться настроювання параметрів конкретної залежності. Наприклад, за допомогою кнопки Крапкиможна змінити значки на діаграмі розсіювання. (Нагадаємо, що це діалогове вікно викликається також якщо двічі клацнути на будь-якій точці графіка).

Виберіть, як показано вище, як значки трикутники і встановіть їх розмір рівним S (поле Крапки). Потім натисніть ОК, щоб закрити вікно Шаблон точки.Тепер натисніть кнопку Перпендикуляр.

Тут можна вибрати стиль для вертикальних ліній, які з'єднують точки з площиною X-Y. Щоб переглянути зміни на графіку, виберіть суцільну лінію. Натисніть ОК, а потім ще раз ОКу діалоговому вікні Розміщення графіка.Всі ці зміни з'являться на графіку, як показано нижче.

Діалогове вікно Загальна розмітка графіків ЗМ

Тепер зробіть подвійне клацання десь на поверхні графіка, щоб викликати діалогове вікно Спільна розмітка.

За звичайними правилами, встановленими у системі STATISTICA, функції цього діалогового вікна ставляться до всього графіку загалом. Сенс більшості їх зрозумілий за назвами.

Підганяння поверхні до діаграми розсіювання

Виберемо, наприклад, у полі Тип графікарядок Графік поверхнідля того, щоб замінити діаграму розсіювання. Зауважте, що зображення у лівому верхньому куті теж змінилося і відповідає новому типу графіка. Натисніть ОК, щоб перемалювати графік.

У діалоговому вікні ЗМ графіки:додаткові властивості, що викликається за допомогою подвійного клацанняна поверхні графіка, вибираються параметри припасування поверхні.

По-перше, на наведеному вище графіку мітка Shelby"затінена" поверхнею. Штрихування тут можна змінити або зробити поверхню повністю прозорою. Натисніть кнопку П надати приховане, щоб зробити поверхню прозорою, тобто зробити видимим все, що знаходиться за нею. В результаті поверхня на графіку стане сітчастою. Натисніть ОК, щоб закрити це діалогове вікно. Тепер на маленькому графіку у діалоговому вікні Загальна розміткабуде видно результати змін.

Переміщення умовних позначень

Видаліть із графічного вікна умовне позначення поверхні, яке тепер втратило сенс. Натисніть правою кнопкою миші на будь-якому умовному позначенні та виберіть у контекстному меню пункт Видалити умовні позначення ліній рівня.

Число перерізів поверхні

Число перерізів, якими будується дана поверхня, встановлюється у діалоговому вікні Спільна розмітка.Щоб викликати його, двічі клацніть на поверхні графічного вікна. Змініть параметри Число перерізівдля X і Y на 30 і 30. Для більш точного припасування поверхні в полі Припасування (поверхні та контури) виберіть пункт Згладжування сплайнами. Тепер графік виглядатиме так.

Зверніть увагу на те, що показаний вище графік повернутий так, щоб поверхня була краще видно.

Зміна пропорцій осей (пропорції тривимірної комірки)

За замовчуванням тривимірний графік розташовується в кубічній комірці, тобто довжини всіх осей для нього рівні. Іноді бажано змінити ці пропорції. Наприклад, на цьому графіку хотілося б "розтягнути" точки вздовж площини. X-Y.Іншими словами, хотілося б подовжити осі Xі Yщодо осі Z. Це можна зробити за допомогою діалогового вікна, яке вже використовувалося у цьому прикладі.

Загальна розмітката натисніть кнопку Додатково... (Зверніть увагу, що раніше це вікно викликалося за допомогою подвійного клацання мишею). Потім введіть у поле Пропорції осей X: 2 та Y: 2.

Натисніть ОК, щоб закрити вікно ЗМ графіки: додаткові властивості, і знову ОК, щоб закрити вікно Спільна розмітка.

Зверніть увагу на те, що такий же результат можна отримати, залишивши без зміни значення X і Y (тобто 1), але змінивши значення Z з 1 до 0,5.

Подання тривимірних апроксимуючих функцій у заголовках

Припустимо, хотілося б знайти просту лінійну взаємозв'язок між часткою бідних споживачів, часткою сільського населення та середнім віком. Можна апроксимувати дані площиною, а отримані лінійні оцінки параметрів винести заголовок графіка.

Двічі клацніть на фоновій поверхні графічного вікна. З'явиться діалогове вікно Загальна розмітка. В полі Підганяння(поверхні та контури) виберіть пункт Лінійне згладжування,а параметр Число перерізівповерніть значення, встановлені за замовчуванням (X: 15 та У: 15). Натисніть ОК,щоб повернутись до графічного вікна.

Керуючі символи

За допомогою керуючих символів може бути налаштований практично будь-який текст на графіку (заголовки, мітки, текст користувача та ін.). Наприклад, текст може включати індекси, показники ступеня, підкреслення і т. д. Для появи в заголовку графіка рівняння апроксимуючої функції однієї із залежностей використовуйте такі символи @F[номер зависимости]. Двічі клацніть на першому заголовку, в рядок Заголовок 1 введіть текст Функція: @F та натисніть ОК.

Тепер поверніться до діалогового вікна Виправлення заголовків; запис у ньому змінилася: (z=28,748+0.049*x+0.086*y@). Цей текст можна редагувати, змінювати його шрифт тощо.

Зауважте, що частина тексту заголовка всередині фігурних дужок (()), обмежена символами @, автоматично оновлюється системою STATISTICA; вона зміниться, наприклад, якщо відредагувати дані чи рівняння функції. Після видалення фігурних дужок та символів @ цей запис буде сприйматися як звичайний текст.

Приклад 2. Підганяння функцій, збільшення та зафарбовування

Побудова діаграми розсіювання

У будь-якому модулі (наприклад, Основні статистики та таблиці) відкрийте файл Poverty.sta. З меню ГрафікаВиберіть Статистичні 2М графіки - Діаграми розсіювання.Задайте як змінну X - Pop_chng (зміна чисельності населення), а як У - Pt_Poor (відсоток бідних споживачів).

Натисніть ОК. За замовчуванням буде побудовано діаграму розсіювання з графіком лінійної регресії. Натисніть кнопку Вих., щоб видалити з графічного вікна кнопки Щеі Вих.

Наближення поліномами

Як уже обговорювалося у попередніх прикладах, на двомірному графікурозсіювання можна побудувати апроксимуючу функцію кожної залежності окремо. Клацніть десь на графіку правою кнопкою миші та виберіть з контекстного меню пункт Змінити розташування графіка.

Замість встановленого за замовчуванням лінійного припасування виберіть у полі Підганянняпункт Поліноміальна. Зверніть увагу, що за допомогою кнопки, що розташована в цьому полі Параметриможна встановити ступінь полінома.

За замовчуванням використовується поліном 5-го ступеня. Тепер закрийте це діалогове вікно (натисніть ОК).

Перш ніж продовжити побудову, виберіть довірчий інтервал. Для цього встановіть перемикач у полі Довірчий інтервалу становище Увімк.

Вийдіть із діалогового вікна Розміщення графіка, увімкнувши діалогове вікно Загальна розмітка.

Тут видно, що запис рівняння нової функції автоматично оновлюється, тому що в другому рядку заголовка введено спеціальний символ керування @F (використання спеціальних керуючих символів для форматування розглядалося в прикладі 2). Тепер натисніть ОК, щоб побачити результат на графіку.

У результаті заголовок поміщені оцінки параметрів функції, але в графіці показано 95% довірча смуга.

Інтерактивне видалення викидів (зафарбовування)

Натисніть кнопку панелі інструментів «Пензель». Форма курсору зміниться і відповідатиме показаній на кнопці. З'явиться діалогове вікно Зафарбовування.

Виберіть режим Операція - Вимкнути(щоб виключити з розгляду зафарбовані точки) та увімкніть режим Автооновлення, як показано вище (щоб дії пензля відразу відображалися на графіку).

Тепер підведіть курсор до точки в правому нижньому кутку графіка, щоб вона опинилася в центрі перехрестя.

Клацніть лівою кнопкою миші, і відповідна точка буде видалена з діаграми розсіювання, крім того, зміняться параметри функції, записаної в другому рядку заголовка.

Таким чином, інструмент Пензликдозволяє інтерактивно видаляти викиди з діаграми розсіювання та спостерігати відповідну зміну апроксимуючої функції. У Редактор даних графікавидалені викиди виділяються іншим кольором.

Щоб зняти виділення точки (тобто помістити її назад на графік), помістіть курсор на відповідний рядок у вікні Редактор даних графіка і на його панелі інструментів натисніть кнопку Показати ідентифікатори точок графіка

У діалоговому вікні:

змініть статус вибраної точки. Виділення буде знято. Натисніть на панелі інструментів кнопку і віддалена точка знову з'явиться на графіку.

Збільшення

Збільшення - це дуже корисний інструментдля детального вивчення обраної області графіка, зокрема, коли потрібно видалити окремі точки. Якщо, наприклад, на діаграмі розсіювання є області «скученості» точок, можна збільшити цю область, щоб ідентифікувати окремі точки. Натисніть кнопку ЗбільшенняПри цьому курсор на поверхні графіка набуде форми лупи. Підведіть його до центру області, яку ви хотіли б збільшити, і клацніть лівою кнопкою миші.

Якщо клацнути лівою кнопкою миші ще раз, то ця область знову збільшиться.

Кожне клацання лівою кнопкою миші призводить до збільшення відповідної області приблизно вдвічі.

Для перегляду графіка в режимі збільшення можна використовувати лінійки прокручування. Натисніть кнопку Підібрати область графіка та поляі ви зможете розглядати графік як через збільшувальне скло.

Щоб зняти збільшення, натисніть кнопку Зменшеннята клацніть на відповідній області графіка. Зауважимо, що після кількох успішних операцій збільшення та зменшення положення графіка у графічному вікні може змінитися.

Для відновлення початкового вигляду графіка використовуйте команду Відновити вихідні установкив меню Вид.

Графік буде знову перебудовано відповідно до параметрів, заданих за замовчуванням.

Малювання функції користувача

Знову викличте діалогове вікно Розміщення графіката натисніть у ньому кнопку Користувальницька. Відкриється діалогове вікно Завдання функції користувача. Вкажіть, наприклад, експоненційну функцію: у = 25.183*ехр(-0.016*х).

Натисніть ОКу цьому діалоговому вікні та у діалоговому вікні Розміщення графіка. Ця функція буде намальована на графіку (відповідно буде оновлено і заголовок).

Зауважте, що в даному випадку функція просто накладається на графік. Щоб знайти користувальницьку апроксимуючу функцію для даної залежності, необхідно використовувати модуль Нелінійне оцінювання.

Додавання залежності

Для кожної залежності на графіку можна знайти лише одну апроксимуючу функцію (або накласти на неї лише одну функцію). Тому для побудови кількох функцій необхідно створити додаткові залежності. Для цього виконайте наведені нижче дії.

Натисніть кнопку Редактор даних графіка(або викличте його будь-яким іншим згадуваним способом). З меню Виправленнявиберіть пункт Додати залежність.

У цьому діалоговому вікні збережіть усі стандартні установки (натисніть OK). При цьому буде додано нову залежність (у наведеному нижче Редактор даних графікадодано два порожні стовпці).

Тепер клацніть правою кнопкою миші на першому стовпці і з контекстного меню виберіть пункт Розміщення графіка.У цьому діалоговому вікні для залежності 1 знову виберіть поліноміальне припасування. Потім натисніть кнопку Наступна >>. З'явиться діалогове вікно Розміщення графікадля другої (нової) залежності.

Тут виберіть пункт Інша функціяі знову визначте її так

у = 25.183 * ехр (-0.016 * х).

Закрийте діалогове вікно Завдання функції користувачата відкрийте діалогове вікно Спільна розмітка.У цьому діалоговому вікні Загальна розмітка: 2М графікта виберіть у списку Заголовкирядок Заголовок 3.Використовуючи введені раніше правила, запишіть як заголовок: Функція 2: @F.

Для побудови графіка натисніть ОК:

Тепер на графіку зображені як функція користувача, так і підгонковий поліном.

Приклад 3. Динамічне зафарбовування (Пензель)

Як правило, режим Динамічне зафарбовуваннявикористовується на матричних графіках для пробного аналізу даних. При цьому замість зафарбовування певного діапазонузначень змінної (з метою дослідження впливу різних областей на функцію розподілу) можна запровадити автоматичний рух пензля (у формі прямокутника чи ласо) та спостерігати «результат».

Область зафарбовування визначається одному з графіків матриці і автоматично переміщається вздовж нього (горизонтально, вертикально чи обох напрямах). Коли область зафарбовування потрапляють групи точок цього графіка, то виділяються відповідні точки всіх інших графіках матриці.

Файл даних

У цьому прикладі використаний файл даних Irisdat.sta із класичним звітом Фішера (1936). У ньому наведено дані про довжину та ширину пелюсток і чашолистків трьох сортів ірисів (Setosa, Versicol, Virginia). Чистка цього файлу наведена нижче.

Побудова матричного графіка

Відкрийте файл даних Irisdat.sta, виберіть з Галереї графіківабо меню Графікапункт Статистичні матричні графіки.З'явиться діалогове вікно Матричні графіки.

За допомогою кнопки Зміннівиберіть усі змінні. Натисніть ОК, щоб закрити діалогове вікно вибору змінних. В полі Підганяннявиберіть рядок Лінійна. Знову натисніть ОКдля побудови матричного графіка та видаліть кнопки Вих. і Ще, натиснувши кнопку Вих.

Натисніть кнопку панелі інструментів. З'явиться діалогове вікно Фарбування.Потім як тип пензля виберіть Прямокутникта увімкніть режим Рух(Див. наступний малюнок).

Курсор набуде форми перехрестя. Тепер одному з графіків матриці можна вибрати прямокутну область. Для дослідження та порівняння зв'язків між чотирма характеристиками ірисів (Sepallen, Sepalwid, Petallen та Petalwid) трьох різних сортів (Setosa, Virginia та Versicol) виберіть одну групу точок на правому верхньому графіку (що представляє один із сортів).

Коли ви відпустите кнопку миші, прямокутник розпочне періодичний рух за цим графіком. При цьому на всіх інших графіках виділятимуться відповідні точки.

Швидкість та напрямок руху при динамічному зафарбовуванні задаються у діалоговому вікні Рух,

Така динамічна візуалізація дозволяє виявити різноманітність зв'язків кожного сорту ірисів. Наприклад, коли прямокутна область зафарбовування проходить через першу групу (як показано вище), то виділення відповідних точок дозволяє судити про різну величину та напрям зв'язку між параметрами Sepalwid і Petallen, Sepalwid і Petalwid.

Зафарбовування у редакторі даних графіка

У системі STATISTICA застосовуються два методи зафарбовування: з використанням інструменту Пензлику графічному вікні або відповідної кнопки в Редактор даних графіка. Якщо точки даних вибрані в режимі зафарбовування (тобто марковані, позначені, вимкнені або підсвічені), то їх координати представлені різними кольорами Редактор даних графіка.

Цей редактор надає «командне» середовище, де можна безпосередньо надавати атрибути точкам, не вибираючи їх попередньо, а використовуючи кнопки панелі інструментів, діалогове вікно І дентифікатори точокна графіку, контекстні меню чи команди випадаючого меню Виправлення. Таким чином, операції зафарбовування мають тут той самий статус, що й режим Автооновленняу процедурі зафарбовування. При цьому поточна операція виконуватиметься після кожного вибору атрибута, і точки, задані за допомогою курсору (як окремі точки, так і виділені блоки), відразу ж маркуватимуться, позначатимуться, виділятимуться і т.д.

Зауважимо, що точки даних графіка можуть мати більше одного атрибута (наприклад, вони можуть бути одночасно марковані та підсвічені), при цьому Редактор даних графікавони відрізняються лише різними кольорами і відповідно відображаються на оновленому графіку (після натискання кнопки Перемалюватиабо Вийти та перемалювати).

• У Редактор даних графікаможна керувати атрибутами точок (маркована, позначена, вимкнена або підсвічена) за допомогою спеціальних кнопок на панелі інструментів або команд меню.
• Точки даних (значення), вибрані за допомогою зафарбовування (тобто маркуваті, помічені, вимкнені або підсвічені) відображаються в Редакторі даних графіка різними кольорами.

Приклад 4. Зв'язування та впровадження

У цьому прикладі буде показано, як помістити графік системи STATISTICA в інше графічне вікно або будь-який додаток Windows, використовуючи засоби OLE. При вирізанні (видаленні) або копіюванні графіка або іншого виділеного об'єкта (такого як текст, мітки, вставки або малюнки) він поміщається в буфер обміну (Clipboard).

Для сумісності з іншими програмами Windows крім об'єкта у власному графічному форматі системи STATISTICA у буфер копіюється метафайл, а також растрове та текстове уявлення.

Растрові зображення

У растровому зображенні не зберігаються логічні (структурні) компоненти графіка. При вставці в інший графік воно просто передає утворене з пікселів відображення графічного вікна.

Метафайли Windows («картинки»)

На відміну від растрового зображення, цей формат зберігає деякі структурні компоненти графіка. Формат метафайлу Windows зберігає картинку у вигляді набору описів або визначень всіх компонентів графіка та їх параметрів (наприклад, сегментів ліній, шаблонів заповнення, тексту та його характеристик тощо). Тому формат метафайлу надає більш гнучкі можливості для налаштування та перетворення графіка в інших програмах Windows.

Наприклад, відкривши графік у форматі метафайлу у програмі Microsoft Draw, його можна «розібрати», виділити та змінити окремі лінії, заповнення, кольори, відредагувати текст та змінити його параметри тощо. Зауважимо, що не всі програми забезпечують можливість повноцінного редагування метафайлів Наприклад, Microsoft Draw не підтримує режим обертання тексту.

Власний графічний формат системи STATISTICA

Записаний у цьому форматі графік при вставці його в інше графічне вікно зберігає всі структурні компоненти та об'єкти таким чином, що вони розпізнаються системою STATISTICA. Тому при копіюванні або обміні графічними об'єктами (або цілими графіками) між вікнами цей формат вибирається за замовчуванням, щоб надалі можна було продовжити редагування (включаючи налаштування графіків системи STATISTICA в інших програмах, куди вони розміщуються засобами OLE).

Копіювання та вставка графічних об'єктів

У цьому прикладі використано файл даних Flat.sta. Відкрийте цей файл в одному з модулів системи STATISTICA (наприклад, у модулі Основні статистики та таблиці). З меню Графікаабо Галерея графіківвиберіть пункт Статистичні 2М графіки - діаграми розсіювання.У діалоговому вікні 2М діаграми розсіюванняв полі Тип графіка: виберіть рядок Складовий. Потім натисніть кнопку Змінніі виберіть як змінну X - PRICE, a TOTSP і PODSP - як змінну Y. Натисніть ОК, щоб закрити діалогове вікно вибору змінних.

Натисніть OK, і на екрані з'явиться графік.

Клацніть правою кнопкою миші на одному з умовних позначень та виберіть з контекстного меню пункт Перемістити умовні позначення.

Тепер умовні позначення перетворені на текст користувача. Якщо двічі клацнути на них, то в Редактор тексту графікаможна буде побачити текст умовних позначень та керуючі символи.

У вікні редактора приберіть символ перекладу рядка з тексту (помістіть курсор у кінець першого рядка і натисніть клавішу Del). Два рядки запису умовних позначень перетворяться на одну. Можна помістити чотири додаткові пробіли між умовними позначеннями першої та другої залежності та замінити символи табуляції (@T) пробілами. Оскільки умовні позначення не вмістяться в один рядок, табулятор не зможе гарантувати однаковий інтервал між символами та текстом.

Натисніть ОК,щоб побачити на графіку змінені умовні позначення.

Текст розташований не в центрі рамки, тому що в початковому записі умовних позначень були присутні символи міжрядкового інтервалу(@S). Двічі клацніть на умовних позначках та видаліть символи @S. Натисніть ОКщоб повернутися до графічного вікна.

Тепер двічі клацніть на умовних позначеннях у вигляді тексту користувача, потім натисніть CTRL+Cабо кнопку, щоб скопіювати текст користувача в буфер обміну, і закрийте Редактор тексту графіка.

Вставка у вигляді тексту

За допомогою подвійного клацання на заголовку графіка викличте діалогове вікно Правка заголовків. Для вставки помістіть курсор на порожнє поле Заголовок 2та натисніть комбінацію клавіш CTRL+Vабо кнопку на панелі інструментів.

Натисніть ОК,щоб побачити підсумковий графік.

Тепер умовні позначення поміщені у заголовок.

Вставка у вигляді растрового зображення

Щоб виділити умовні позначення у вигляді тексту користувача, знову клацніть мишею, помістивши над ними курсор. Потім із меню Виправленнявиберіть команду Вирізати(можна здійснити цю операцію та іншими способами: за допомогою комбінації клавіш CTRL+X,кнопки панелі інструментів чи команди Вирізатиконтекстного меню). Згідно з поясненнями у введенні до цього прикладу, тепер користувальницький текст поміщений у буфер обміну в чотирьох різних форматах: як звичайний текст, як растрове зображення, як метафайл і як власний графічний об'єкт системи STATISTICA.

З меню Виправленнявиберіть режим Спеціальна вставка.

У діалоговому вікні Спеціальна вставкавиберіть формат Растрове зображення.Увімкніть режим Розмістити за замовчуванням.

Тепер вставка має вигляд звичайних умовних позначень у вигляді тексту користувача, але насправді це не так. Програма сприймає її як набір точок, тобто растрове зображення.

Клацніть правою кнопкою миші на об'єкті та виберіть з контекстного меню пункт Властивості об'єкта (або двічі клацніть на об'єкті, або виділіть об'єкт і натисніть комбінацію клавіш ALT+ENTER).

У діалоговому вікні, що з'явилося, видаліть мітку біля слів Вихідні пропорції(щоб можна було змінювати розміри об'єкта, не переймаючись збереженням початкових пропорцій). Після закриття цього діалогового вікна об'єкт можна переміщувати та змінювати його розміри.

Очевидно, що при розтягуванні або стиску растрового зображення кожна точка відповідно переміщається, викликаючи спотворення тексту.

Вставка у вигляді власного графічного об'єкту системи STATISTICA

Виберіть із меню Виправленняпункт Спеціальна вставка, а потім режим Внутрішній описсистеми STATISTICA.

Спочатку цей об'єкт виглядає як растрове зображення. Двічі клацніть на ньому. Ви не можете змінити розміри шрифту. Натомість відкриється вікно Редактор тексту графіка.

Таким чином, система STATISTICA сприймає це зображення як власний графічний об'єкт і, отже, дозволяє редагувати його будь-якими доступними засобами. Щоб змінити розмір умовних позначень, необхідно вибрати Шрифт більшого розміру, наприклад ArialBold20. Нижче наведено графік, що вийшов після внесення змін.

Сітка

Для вирівнювання положення тексту та інших графічних об'єктів використовується функція Напрямна сітказ випадаючого меню Вид(Вона викликається також за допомогою комбінації клавіш CTRL + G).

Сітка, що є на графіку, дозволяє дуже точно розміщувати різні об'єкти (наприклад, текст). Ця сітка не виводиться на друк. Видалити її можна, знову вибравши пункт Напрямна сітка (тобто вилучивши мітку біля назви функції або натиснувши комбінацію клавіш CTRL+G).

Для налаштування сітки (її початку та інтервалів) натисніть кнопку панелі інструментів або виберіть з меню Видкоманду Прикріпити до сітки. Також з'явиться можливість прикріплювати до вузлів сітки об'єкти (для точного розміщення).

При переміщенні та зміні розмірів об'єктів режим прикріплення до сітки можна легко вмикати та вимикати клавішею TAB.

Функції клієнта та сервера в OLE

Тепер видаліть усі графічні об'єкти, розміщені в цьому прикладі, на діаграму розсіювання. Сам цей графік буде вставлено у тривимірну гістограму. Цей приклад продемонструє, як система STATISTICA може бути одночасно клієнтом та сервером у методі OLE.

Створення тривимірної гістограми

З меню Графікивиберіть пункт Статистичні ЗМ послідовні графіки- гістограми двох змінних. Виберіть як змінні PRICE і TOTSP. Натисніть OKдля побудови гістограми двох змінних.

Використання діаграми розсіювання

Клацніть на попередньому зображенні діаграми розсіювання. Потім із меню Виправленнявиберіть команду Копіювати(або натисніть комбінацію клавіш CTRL+C). Знову натисніть на гістограмі і тепер з меню Виправленнявиберіть пункт Спеціальна вставка.

Як і у випадку тексту користувача, можливий вибір з декількох графічних (файлових) форматів. При виборі формату Растрове зображеннязміна розмірів впровадженого графіка, як і у випадку тексту користувача, призводить до спотворення зображення (див. нижче).

Виберемо натомість власний графічний формат системи STATISTICA.

Оскільки цей формат встановлено за замовчуванням, досить просто вибрати команду Вставити або натиснути комбінацію клавіш CTRL+V.

Редагування впровадженого графіка

Клацніть правою кнопкою миші на впровадженому графіку. У контекстному меню будуть показані всі доступні функції редагування. Впроваджений графік розглядається як пов'язаний об'єкт, тобто з ним можна поводитися як із вихідним графіком. Якщо двічі клацнути на ньому, то він буде стандартним чином відкритий угод Windowsпро зв'язування та впровадження об'єктів OLE. Зробіть потрібні зміниі вийдіть із режиму редагування за допомогою команди Закрити та повернутися з меню Файл. Усі зміни будуть відображені на впровадженому графіку.

Впровадження або зв'язування графіків із файлів

Можна здійснити процедуру впровадження або зв'язування графіків із наявного графічного файлу. Наприклад, збережіть діаграму розсіювання у вигляді власного графічного файлу системи STATISTICA (наприклад, у вигляді файлу Scatterstg). Потім клацніть на тривимірній гістограмі та з меню Вставка виберіть пункт Об'єкт (або натисніть на панелі інструментів кнопку Вставка об'єкту ).

У діалоговому вікні Вставкавиберіть вкладку Об'єкт із файлу, при цьому у списку Типоб'єкта вкажіть Графік STATISTICA. Перевірте також, чи увімкнено режим Зв'язок із файлом.У цьому режимі пов'язаний графік буде автоматично оновлено при зміні та збереженні вихідного графіка. В списку ім'я файлуВиберіть попередньо збережений файл Scatter.stg. Натисніть ОК, і в лівому верхньому куті зображення з'явиться графік з цього файлу.

Автоматичне оновлення пов'язаних графіків

Тепер повернемося до діаграми розсіювання і видалимо весь користувальницький текст і заголовки (виділимо їх клацанням миші, а потім натиснемо Delабо використовуємо команду Вирізатив меню Виправлення).

На малюнку видно, що пов'язаний графік автоматично оновлено.

Управління кількома графічними об'єктами

Якщо на екрані є одночасно кілька непрозорих графічних об'єктів, то важливо, щоб вони були розташовані в потрібному порядку.

Розглянемо, наприклад, побудовану раніше тривимірну гістограму із запровадженим графіком. Нижче показаний цей графік після додавання до нього стрілки та тексту користувача.

В даному випадку бажано намалювати стрілку і текст користувача поверх пов'язаного графіка, тому що інакше вони не будуть видно. На даний момент елементи графіка зображені у правильній послідовності. Але в наступному параграфі просто з метою демонстрації ми покажемо, як винести цей графік на передній план, тобто намалювати його в останню чергу.

Зміна черговості зображення графічних об'єктів

Кнопки панелі інструментів Винести на передній плані Перенести на задній планпризначені для відповідного переміщення вибраних (виділених) графічних об'єктів. Клацніть на пов'язаному графіку, щоб виділити його, а потім натисніть кнопку Винести на передній план.

Тепер впроваджений графік закриває стрілку і частину тексту користувача. Можна знову помістити його на задній план (вихідний стан), натиснувши кнопку Перенести на задній план.

Управління графіками системи STATISTICA в інших програмах Windows засобами OLE

У цьому прикладі буде показано, як пов'язати графік системи STATISTICA з іншим додатком Windows, використовуючи метод Зв'язування та впровадження об'єктів(OLE). У цьому випадку графік буде пов'язаний із документом, призначеним для редагування у програмі Microsoft Word. Пов'язаний таким чином графік системи STATISTICA може редагуватися всередині іншої програми за допомогою інструментів налаштування системи STATISTICA (якщо ця програма підтримує засоби OLE).

Спочатку збудуємо в системі STATISTICA наведений нижче графік.

Припустимо, цей графік необхідно включити в документ, який можна редагувати у програмі Microsoft Word. Нижче показана та частина «звіту», до якої має бути поміщений графік.

Графік системи STATIST1CA потрібно вставити між другим та третім абзацами тексту (після слів так).

Зв'язування графіка системи STATISTICA

Спочатку відкрийте систему STATISTICA та побудуйте необхідний графік (наприклад, такий, як показано вище). Потім скопіюйте його за допомогою комбінації клавіш CTRL+Cабо команди Копіюватиз меню Виправлення.

Перейдіть на документ Word і помістіть курсор у те місце, з яким має бути пов'язаний графік (на кінець другого абзацу). У програмі Microsoft Word виберіть із меню Виправленняпункт Спеціальна вставка.

Редактор Microsoft Word розпізнав у буфері обміну графік системи STATISTICA. Отже, за замовчуванням графік буде поміщений документ як Графік STATISTICA. Щоб вставити графік, натисніть ОК.

Зверніть увагу, що так само можна просто вставити графік у документ (натиснувши CTRL+V), оскільки формат Графік STATISTICA стоїть першим у списку форматів буфера обміну (Clipboard).

Редагування пов'язаного графіка

Припустимо, ви вирішили включити у наведений вище графік короткий опис змінної PRICE. Для редагування графіка двічі клацніть по ньому, автоматично запуститься система STATISTICA, де буде відкрито дане графічне вікно. Можна переконатись, що при цьому тут у меню Файлз'явились нові пункти.

Зверніть увагу, що система STATISTICA знає, що даний графік впроваджено в документ Microsoft Word. Таким чином, зробивши необхідні налаштування, можна закрити систему STATISTICA та повернутися до Word (Закрити та повернутися...), оновити графік у програмі Word та продовжити редагування у системі STATISTICA (Оновити...) або вийти із системи STATISTICA та повернутися до програми Word (якщо графік було змінено, система STATISTICA запитає, чи потрібно оновити його у документі Word).

Припустимо, до графіка доданий наступний текст користувача.

В меню Файлвиберіть команду Вийтиі повернутися до Microsoft Word. Тепер у документі Word міститься оновлений графік.

Як видно з малюнка, на графіку, впровадженому в документ Word, є новий текст.

Приклад 5. Додавання заданих користувачем статистичних графіків у вікно Галерея графіків та меню Графіка

STATISTICA дозволяє включати до пункту меню Графікадодаткові типи графіків, визначені користувачем. Це дуже зручно при побудові типових графіків з конкретними параметраминалаштування. Крім того, певні користувачем графіки, а також типові налаштування можуть бути поставлені у відповідність до кнопок на панелі інструментів Кнопки автозадач.

Припустимо, що у процесі контролю якості зазвичай виробляється 25 серій вимірів, кожної з яких береться по 5 зразків продукції. При цьому щоразу за цими даними будується мінімаксна діаграма того самого типу. У цьому випадку для економії часу доцільно включити цей конкретний тип графіка з усіма його налаштуваннями до списку графіків, які визначають користувач. Цей список викликається з меню Графіка(У підпункті Статистичні графіки користувача).

Файл даних

У цьому прикладі використовується файл даних Pistons.sta. У ньому містяться результати вимірювань діаметрів поршневих кілець, 25 серій вимірювань по 5 кілець у кожному. Частина цього файлу представлена ​​малюнку.

Визначення параметрів графіка

Відкрийте файл Pistons.sta та виберіть у меню Графікапункт Статистичні 2М графіки - діаграми розмаху.З'явиться діалогове вікно 2М діаграми.

Натисніть кнопку Змінніта виберіть змінну Samplesяк категоризуюча в полі Групи на діаграмі, а як другий - змінну Size. Натисніть ОК, щоб закрити діалогове вікно вибору змінних.

На цьому мінімаксному графіку мають бути показані середні значення, стандартні відхилення та інтервал (максимум та мінімум) для кожної серії вимірів. Тому у списку Середня точкавиберіть рядок Середнє,в списку Прямокутник- Ст.відкл, а у списку Відрізок- Мін-макс. Потім у полі Групи на діаграміпоставте перемикач у положення Коди, натисніть кнопку Задати коди та виберіть їх значення з 1 по 25. Нарешті, натисніть кнопку Параметрита встановіть режим Текстчи дати на осях. Закрийте діалогове вікно Статистичні графіки: параметри. Тепер діалогове вікно 2М діаграми розмахувиглядає наступним чином:

Створення нового графіка користувача

Всі ці настройки можуть бути збережені у вигляді користувача графіка, який являє собою таблицю графічних стилів. Натисніть кнопку Параметриі знову відкрийте діалогове вікно Статистичні графіки: Параметри.

Натисніть кнопку Додати до меню як графік користувача, при цьому відкриється діалогове вікно Новий графік користувача.

У цьому прикладі встановіть режим Зберегти поточні змінні із визначенням графіка.(Тут можна змінити ім'я файлу та каталог, в якому він повинен бути збережений.) У полі введення Назва пункту меню введіть назву графіка для його позначення у списку меню Графіка (у підпункті Статистичні графіки користувача). Назвіть цей тип графіка, наприклад, Контроль якості,

Закрийте це діалогове вікно (натисніть OK), та задана діаграма буде побудована.

Вибір заданого користувачем графіка

Закрийте модуль STATISTICA, у якому ви працювали, а потім відкрийте його знову. Якщо відкривати модуль за допомогою кнопки Перемикач модулів системи STATISTICA, всі його налаштування знову будуть встановлені за замовчуванням. Відкрийте файл Pistons.sta, якщо він ще не відкритий за промовчанням. Припустимо, що цей файл тепер містить нові дані, отримані за тією ж схемою (тобто в першій змінній записано 25 ідентифікаційних кодів, а в другій - результати вимірювань). Щоб побудувати цей заздалегідь визначений користувачем графік, виберіть у меню Графіка підпункт Статистичні графіки користувача.

Як видно, до цього списку додано раніше збережений графік користувача Контроль якості (у тому випадку, якщо ви не додавали до цього меню інші графіки, графік Контроль якості може бути єдиним у цьому списку). Тепер оберіть його, при цьому з'явиться діалогове вікно 2М діаграми розмаху.

У цьому діалоговому вікні збережено та автоматично відтворено всі налаштування, включаючи вибір змінних та кодів. Щоб побудувати графік, подібний до попереднього, достатньо натиснути ОК.

Перегляд та редагування списку графіків користувача

Щоб переглянути та редагувати список доступних графіків користувача, виберіть у меню Сервіспункт Графіки користувача.

Можна змінити порядок графіків у списку. Для цього потрібно вибрати рядок (рядки) для переміщення та клацнути на новому місці розташування. Крім того, можна додати нові графіки (якщо вони попередньо збережені як графіки користувача у файлі з розширенням *.sug), змінити назви або присвоїти їх заново. Непотрібні графіки можна видалити.

Видалення графіка зі списку на даному етапіозначає видалення файлу, що містить параметри графіка (файла з розширенням *.sug). Операція видалитистирає ім'я графіка з ініціалізації файлу системи STATISTICA Statist.ini. Пізніше цей графік знову може бути занесений в файл ініціалізації (за допомогою кнопки Додати), і знову з'явиться в меню Графіки користувача.

Визначення та основні види комп'ютерної графіки

Комп'ютерна графіка - розділ інформатики, який вивчає засоби та способи створення, обробки та передачі графічної цифрової інофрмації.

Існує 3 основних види КГ:

1) Растрова – вид КГ, у якому вивчається робота растром ( прямокутна матрицяоднакових елементів, що утворює зображення)

2) Векторна – вид КГ, в якому вивчаються зображення, створені на основі елементарних геометричних об'єктів, таких як: точки, лінії, сплайни та багатокутники.

3) Фрактальна - розділ КГ, в якому вивчаються зображення побудовані на основі фракталів (рисунок, що самоповторюється)

Основні сфери застосування комп'ютерної графіки

1) Графічні інтерфейси

2) Візуалізація даних

3) Комп'ютерні ігри

4) Системи автоматизованого проектування

5) Мистецтво – дизайн, кінематограф

Фрактальна графіка

Фрактальна графіка - розділ КГ, в якому вивчаються зображення побудовані на основі фракталів (рисунок, що самоповторюється)

Двовимірна та тривимірна комп'ютерна графіка

Двовимірна (2D - від англ. two dimensions - «два виміри») комп'ютерна графіка класифікується за типом представлення графічної інформації, і наступними алгоритмами обробки зображень. Зазвичай комп'ютерну графіку поділяють на векторну та растрову, хоча відокремлюють ще й фрактальний тип зображень.

Тривимірна графіка (3D – від англ. three dimensions – «три виміри») оперує з об'єктами в тривимірному просторі. Зазвичай результати є плоскою картинкою, проекцією. Тривимірна комп'ютерна графіка широко використовується у кіно, комп'ютерних іграх.

Тривимірна графіка буває полігональною та воксельною. Воксельна графіка, аналогічна до растрової. Об'єкт складається з набору тривимірних фігур, найчастіше кубів. А в полігональній комп'ютерній графіці всі об'єкти зазвичай видаються як набір поверхонь, що мінімальну поверхню називають полігоном. Як полігон зазвичай вибирають трикутники.

Будь-який полігон можна подати у вигляді набору з координат його вершин. Так, трикутник матиме 3 вершини. Координати кожної вершини є вектором (x, y, z). Помноживши вектор на відповідну матрицю, отримаємо новий вектор. Зробивши таке перетворення з усіма вершинами полігону, отримаємо новий полігон, а перетворивши всі полігони, отримаємо новий об'єкт, повернутий/зрушений/масштабований щодо вихідного.

5. Додаткові види комп'ютерної графіки (піксельна, ASCII, псевдографіка)

Піксельна графіка(від англ. pixel - скорочення від pix element) - форма цифрового зображення, створеного на комп'ютері за допомогою растрового графічного редактора, де зображення редагується на рівні пікселів (крапок), а роздільна здатність зображення настільки мало, що окремі пікселі чітко видно. На старих (або на неповнофункціональних) комп'ютерах, в іграх для Game Boy, іграх для старих ігрових приставок і багатьох іграх для мобільних телефонів в основному використовується піксельна графіка, так як це єдиний спосіб зробити чітким невелике зображення при малій роздільній здатності екранів, характерному для цих пристроїв .

ASCII графіка (від англ. ASCII artwork) – форма образотворчого мистецтва, що використовує символи ASCII на моноширинному екрані комп'ютерного терміналу (термінальний сервер) або принтера для представлення зображень. При створенні такого зображення використовується палітра, що складається з буквених, цифрових символів та символів пунктуації з числа 95 символів таблиці ASCII. Через високу ймовірність відмінностей у поданні на системах з національними варіантами таблиці решта 160 символів, як правило, не використовується. Двовимірна та тривимірна комп'ютерна графіка

6. Визначення та основні поняття растрова графіка

Елементи растру:

1) Для виведення 2D растрової графіки на екран використовується піксель (picture element). Зазвичай піксель має форму багатокутника, оскільки у таку фігуру простіше вписати елемент вывода.

2) Якщо растр виводиться на принтер, то використовується термін точка (dot).

3) У 3D графіку використовується термін воксель (voxel) – об'ємний піксель.

Дозвіл растра…

Глибина кольору – діапазон кольорів, який використовується для зафарбовування растру.

Обсяг растру – добуток дозволу на глибину кольору.

Роздільна здатність растрового зображення

Роздільна здатність растру – кількість елементів растру в самому растрі.

Вимірювання дозволу:

1) Прийнятий вимір роздільна здатність екрану виводиться на монітор (320х240px)

2) Щільність пікселів – ppi – pixel per inch

3) Реальна кількість пікселів Mpx, Gxp

4) Щільність виведення точок на друк – DPI – dot's per inch

Роздільна здатність цифрового відео, розгортка і співвідношення сторін кадру

Цифрове відео – це вид растрової графіки, в якому використовується растрове зображення, що складається з декількох кадрів. Основною характеристикою цифрового відео є роздільна здатність. DVD - 576i, 480i; PAL - 720x576; NTSC – 720×480. "i" говорить про те, що виведення рядків при відтворенні відбувається через один. Кожен кадр містить або парні, або непарні рядки. Це називається черезрядкова розгортка кадру. "р" - прогресивна розгортка кадрів, при ній відбувається виведення кожного рядка в кадрі.

Подання кольорів у комп'ютерній графіці, колірна модель

Колірна модель - математична модель опису уявлення кольорів. Усі можливі значення кольорів, що задаються моделлю, визначають колірний простір. Колірна модель зазвичай використовується для зберігання та обробки кольорів у дискретному вигляді, при поданні її у обчислювальних пристроях, зокрема, ЕОМ. Колірна модель задає відповідність між сприйманими людиною кольорами, що зберігаються в пам'яті, і кольорами, що формуються на пристроях виведення (можливо, за заданих умов).

Адитивні та субтрактивні колірні моделі

Адитивне змішування кольорів- метод синтезу кольору, заснований на додаванні адитивних кольорів, тобто кольорів безпосередньо випромінюючих об'єктів.

Змішуючи три основні кольори: червоний, зелений і синій - у певному співвідношенні, можна відтворити більшість квітів, що сприймаються людиною.

Один із прикладів використання адитивного синтезу - комп'ютерний монітор, кольорове зображення на якому ґрунтується на колірному просторі RGB і виходить із червоних, зелених та синіх крапок.

На противагу адитивному змішанню кольорів існують схеми субтрактивного синтезу. У цьому випадку колір формується за рахунок віднімання відбитого від паперу (або проходить через прозорий носій) світла певних кольорів. Найпоширеніша модель субтрактивного синтезу - CMYK, що широко застосовується в поліграфії.

Колірна модель RGB

Колірна модель відповідає фізичній моделі сприйняття кольору людиною (червоному, заліном та синьому).

Людське око найбільш сприйнятливе до зеленого кольору, потім до червоного, і в останню чергу до синього.

Для запису кольору використовується, як правило, значення до 8 біт у десятирічній або шістнадцятковій формі.

Числове уявлення RGB

Колірна модель RGB використовується для кодування та синтезу кольорів, що передаються світлом.

(0,0,0) #000000 – чорний

(255,255,255) #FFFFFF - білий

У RGB відводиться по 2 біти на кожен з кольорів (8біт / RGB = 2біта), при цьому кольори діляться у співвідношенні червоний: зелений: синій = 3:3:2

У SVGA - Super-VGA відводиться по 8 біт на кожен колір, тому що на колірну модель відводиться 24 біти.

8 біт = 256 кольорів

24 біта = 16777216 кольорів = True Color

16 біт = 65536 кольорів = Hight Color

Людина в середньому приймає від 7 до 8 мільйонів відтінків.

RGBA – чотириканальна колірна модель, в якій четвертий канал – це канал і служить для визначення прозорості.

Компресія цифрового відео

Щоб ввести в комп'ютер і записати на диск відео з аналогового джерела – телевізора, відеомагнітофона, аналогової камери, – сигнал необхідно перетворити на цифрову форму – оцифрувати. Ця операція здійснюється за допомогою електронного пристроюназивається аналогово-цифровим перетворювачем (АЦП)

Якщо ж відео вводиться в комп'ютер із цифрової камери, таку операцію прийнято називати захопленням (capture). Однак оцифрування аналогових записів також часто називають «захопленням». Під час захоплення цифровий сигнал може бути перетворений на інший формат.

Одна секунда «захопленого» відео без звуку займає понад 30 Мбайт дискового простору. Це означає, що двогодинний фільм займе понад 100 Гбайт, а на DVD диску ємністю 4,7 Гбайт поміститься всього 156 секунд відео. Крім того, для відтворення такого фільму необхідно забезпечити швидкість передачі даних понад 200 Мбіт/сек, що є складним завданням для сучасної апаратури. Тому для зменшення обсягу цифрових даних відеосигнал під час захоплення перед записом на жорсткий диск піддається стиску (компресії). При цьому використовують переважно компресію за алгоритмами MPEG.

Стандарти MPEG розроблені Експертною групоюкінематографії (Moving Picture Experts Group – MPEG). MPEG – це стандарт стиснення звуку та відео у більш зручний для зберігання, завантаження чи пересилання, наприклад через Інтернет, формат.
MPEG складається із трьох частин: Audio, Video, System (об'єднання та синхронізація двох інших). Існують різні стандарти: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7.
Компресія MPEG-1 використовується переважно на дисках VideoCD HXVCD. Більш досконалий стандарт - MPEG-2, що забезпечує значно кращу якість, став не тільки нормою європейського цифрового телемовлення, але й прийнятий як стандарт стиснення для запису зображення на DVD. Цей стандарт також використовується для записування дисків Super VideoCD, CVD, XSVCD та деяких інших. Для запису відеодисків формату DivX використовується компресія MPEG-4.

Алгоритм де Кастельжопа

У обчислювальній математиці алгоритм де Кастельжо, названий на честь його винахідника Поля де Кастельжо – рекурсивний метод визначення форми багаточленів Бернштейна чи кривих Безьє. Алгоритм де Кастельжо також може бути використаний для поділу кривої Безьє на дві частини за довільним значенням параметра.

Перевагою алгоритму є його висока обчислювальна стійкість проти прямим методом.

Лінійні криві

Параметр t функції, що описує лінійний випадок кривої Безьє, визначає, де саме на відстані від P0 до P1 знаходиться B(t). Наприклад, при t = 0,25 значення функції B(t) відповідає чверті відстані між точками P0 та P1. Параметр t змінюється від 0 до 1, а B(t) описує відрізок прямий між точками P0 та P1.

Квадратичні криві

Для побудови квадратичних кривих Безьє потрібно виділення двох проміжних точок Q0 і Q1 з умови, щоб параметр t змінювався від 0 до 1:

Криві вищих ступенів

Для побудови кривих вищих порядків відповідно потрібно більше проміжних точок. Для кубічної кривої це проміжні точки Q0, Q1 і Q2, що описують лінійні криві, а також точки R0 і R1, які описують квадратичні криві: простіше рівняння p0q0/p0q1=q1p1/p1p2=bq0/q1q0

33. Афінне перетворення та його матричне уявлення

Афінним називається перетворення площини, що переводить кожну пряму в пряму і паралельні прямі паралельні.

Перетворення називається взаємно однозначним, якщо

Різні точкипереходять у різні;

У кожну точку переходить якась точка.

Наприклад, стиснення 0 розтискання, поворот, перенесення тощо

Матриця 3x3, останній стовпець якої дорівнює (0 0 1)T, задає афінне перетворення площини:

За однією з властивостей, афінне перетворення можна записати у вигляді:

f(x) = x * R + t,

де R - оборотна матриця 2x2, а t - довільний вектор.

34. Види афінних перетворень

Стиснення, розтягування, поворот, перенесення, рух, нахил, відображення

Криві поверхні

Зазвичай, під кривими поверхнями розуміється полігональна модель.

Полігональна модель – крива поверхня, побудована за допомогою графічних примітивів, зазвичай трикутник або чотирьох когнальник.

Примітиви – геометричні об'єкти, об'ємні поля, які складають векторний малюнок:

· Багатокутник;

· Тіла обертання.

Рівняння рендерингу

· - Довжина хвилі світла.

· - Час.

· - кількість випромінювання заданої довжини хвилі вихідного вздовж напрямку під час , із заданої точки

· - Випромінене світло.

· - Інтеграл по півсфері вхідних напрямків.

· - двонаправлена ​​функція розподілу відображення, кількість випромінювання відбитого від до в точці , під час , на довжині хвилі

· - Довжина хвилі по напрямку, що входить до точки з напрямку під час .

· - Поглинання вхідного випромінювання по заданому куту.

Графічний конвеєр

Графічний конвеєр (graphic pipeline) – це деякий програмно-апаратний засіб, який перетворює опис об'єктів у «світі» програми в матрицю осередків відеопам'яті растрового дисплея. Його завдання – створити ілюзію, про яку говорили вище.
У глобальних координатах програма створює об'єкти, що складаються з тривимірних примітивів. У цьому просторі розташовуються джерела висвітлення, і навіть визначаються погляд і напрям погляду спостерігача. Природно, що спостерігачеві видно лише частину об'єктів: будь-яке тіло має як видимий (звернений до спостерігача), так і невидимий (зворотний) бік. Крім того, тіла можуть повністю або частково перекривати одне одного. Взаємне розташування об'єктів щодо один одного та їх видимість для зафіксованого спостерігача обробляються на першій стадії графічного конвеєра, яка називається трансформацією (transformation). На цій стадії виконуються обертання, переміщення та масштабування об'єктів, а потім і перетворення з глобального простору в простір спостереження (world-to-viewspace transform), а з нього і перетворення у вікно спостереження (viewspace-to-window transform), включаючи та проектування з урахуванням перспективи. Принагідно з перетворенням з глобального простору на простір спостереження (до нього чи після) відбувається видалення невидимих ​​поверхонь, що значно скорочує обсяг інформації, що бере участь у подальшій обробці. На наступній стадії конвеєра (lighting) визначається освітленість (і колір) кожної точки проекції об'єктів, обумовлена встановленими джереламиосвітлення та властивостями поверхонь об'єктів. І нарешті, на стадії растеризації (rasterization) формується растровий образ відеопам'яті. На цій стадії зображення поверхонь наносяться текстури і виконується інтерполяція інтенсивності кольору точок, що покращує сприйняття сформованого зображення. Весь процес створення растрового зображення тривимірних об'єктів називається рендерінг (rendering).

Шейдери, шейдерні мови

Шейдер (англ. Shader; схема затемнення, програма побудови тіней) - це програма для одного з ступенів графічного конвеєра, що використовується в тривимірній графіці для визначення остаточних параметрів об'єкта або зображення. Вона може включати в себе довільної складності опис поглинання та розсіювання світла, накладання текстури, відображення та заломлення, затемнення, зміщення поверхні та ефекти пост-обробки.

Програмовані шейдери гнучкі та ефективні. Складні на вигляд поверхні можуть бути візуалізовані за допомогою простих геометричних форм. Наприклад, шейдери можуть бути використані для малювання поверхні з тривимірної. керамічної плиткина абсолютно плоскій поверхні.

Щоб зрозуміти, що таке шейдер, розберемося для початку, як відео карта малює примітиви (трикутники, полігони та ін.) На вхід надходять дані про кожну вершину примітива. Наприклад, положення вершини у просторі, нормаль та текстурні координати. Ці дані називаються вершинними атрибутами (vertex attributes). GPU на їх основі обчислює вихідні значення: становище вершини в екранних координатах, колір вершини, розрахований залежно від освітлення тощо. До виходу відео карт GeForce 3 та Radeon 8500 цей процес був некерованим. Якщо вас, наприклад, не влаштовували ті формули, якими вважається освітлення в OpenGL, і ви хотіли застосувати свої, то нічого не можна було вдіяти. Доводилося або задовольнятися тим, що вміє GPU, або виконувати розрахунки для кожної вершини на процесорі, що набагато повільніше. Вирішенням цієї проблеми стали вертексні програми (у Direct3D вони називаються вертексні шейдери). Вертексна програма - це програма, написана спеціальною мовою низького рівня, яка виконується на GPU і перетворює вхідні вертексні атрибути у вихідні, які надходять на вхід піксельного шейдера. Важливою особливістю вертексних та піксельних програм є те, що всі інструкції працюють із векторами. Наприклад, щоб порахувати скалярне твір, треба виконати лише одну інструкцію, а не 5 (2 додавання і 3 множення), як на CPU. Завдяки цьому можна виконати масу операцій невеликим числомінструкції. Наприклад, множення матриці на вектор – всього 4 інструкції. А якщо інструкцій мало, швидкість виконання такої програми досить висока.
Значення, обчислені у вертексному шейдері, інтерполюються по трикутнику. На відеокартах, що не підтримують піксельні шейдери, для кожного пікселя визначається його колір та колір текстури (або кількох текстур) у цій точці. Потім ці кольори множаться або складаються, залежно від параметрів виконаної функції glTexEnv(), і результат записується в буфер кадру. Якщо відеокарта підтримує піксельні шейдери, то все набагато цікавіше. Інтерполовані за трикутником значення надходять на вхід деякої програми, яка називається піксельним шейдером. Ця програма, що складається з ряду арифметичних та інших інструкцій, розраховує колір пікселя, який записується у буфер кадру. У порівнянні з вертексними програмами швидкість виконання піксельних шейдерів набагато вища. Можна майже миттєво виконувати 10 векторних інструкцій для кожного пікселя! На CPU це зробити просто неможливо.
Піксельні та вертексні шейдери дозволяють на апаратному рівністворювати приголомшливі ефекти: освітлення на піксельному рівні, bump mapping, відображення та заломлення, хвилі на воді, скелетна анімація персонажів, тіні та багато іншого!

Шейдерні мови

Вперше використані в системі RenderMan компанії Pixar, шейдери набували все більшого поширення зі зниженням цін на комп'ютери. Основна перевага від використання шейдерів - їх гнучкість, що спрощує і здешевлює цикл розробки програми, і при тому підвищує складність і реалістичність сцен, що візуалізуються.

Шейдерні мови зазвичай містять спеціальні типи даних, такі як матриці, семплери, вектори, а також набір вбудованих змінних та констант для зручної інтеграції зі стандартною функціональністю 3D API. Оскільки комп'ютерна графіка має безліч сфер застосування, для задоволення різних потреб ринку було створено велику кількість шейдерних мов.

Професійний рендеринг

Ці шейдерні мови орієнтовані на досягнення максимальної якості візуалізації. Опис властивостей матеріалів зроблено на максимально абстрактному рівні, для роботи не потрібні особливі навички програмування або знання апаратної частини. Такі шейдери зазвичай створюються художниками з метою забезпечити «правильний вигляд», подібно до накладання текстури, джерел світла та інших аспектів їхньої роботи.

Обробка таких шейдерів зазвичай є ресурсомістким завданням. Сукупна обчислювальна потужність, необхідна забезпечення їх роботи, може бути дуже велика, оскільки використовується для створення фотореалістичних зображень. Основна частина обчислень під час такої візуалізації виконується великими комп'ютерними кластерами.

Шейдерна мова RenderMan

Шейдерна мова RenderMan, описана у Специфікації інтерфейсу RenderMan, є фактичним стандартом для професійного рендерингу. APIRenderMan, розроблений Робом Куком, використовується у всіх роботах студії Pixar. Він також є першою із реалізованих шейдерних мов.

Шейдерна мова Gelato

NVIDIA Gelato є оригінальною гібридну системурендерингу зображень та анімації тривимірних сцен та об'єктів, що використовує для розрахунків центральні процесори та апаратні можливості професійних відеокарт серії Quadro FX.

Основним принципом, якого неухильно дотримуються розробники, є безкомпромісна якість фінального зображення, не обмежена нічим, у тому числі - сучасними можливостямивідеокарт. Як виробничий інструмент, здатний створювати кінцевий продукт високої якості, Gelato призначений для професійного використання в таких областях як кіно, телебачення, промисловий дизайн та архітектурні візуалізації.

Open Shading Language

Open Shading Language (OSL) - являє собою невелику, але багату мову для програмованих шейдерів у розвинених рендерах та інших додатках, ідеально підходить для описуючих матеріалів, світла, переміщення та отримання зображення.

OSL - був розроблений Sony Pictures Imageworks для використання у своєму внутрішньому рендері та використовується для анімаційних фільмів та візуальних ефектів.

OSL використовується у пакеті для створення тривимірної комп'ютерної графіки Blender.

Шейдерна мова Cg

Розроблений nVidia спільно з Microsoft (така ж по суті мова від Microsoft називається HLSL, включений до DirectX 9). Cg розшифровується як C for Graphics. Мова дійсно дуже схожа на C, вона використовує схожі типи (int, float, а також спеціальний 16-бітний тип з плаваючою комою - half). Підтримуються функції та структури. Мова має своєрідні оптимізації у вигляді упакованих масивів (packed arrays) - оголошення типу «float a» і «float4 a» у ньому відповідають різним типам. Друге оголошення є упакований масив, операції з упакованим масивом виконуються швидше, ніж зі звичайними. Незважаючи на те, що мова розроблена nVidia, вона без проблем працює і з відеокартами ATI. Однак слід врахувати, що всі шейдерні програми мають свої особливості, про які можна дізнатися зі спеціалізованих джерел.

Шейдерні мови DirectX

Типи шейдерів

В даний час шейдери поділяються на три типи: вершинні, геометричні та фрагментні (піксельні).
Вершинні шейдери (Vertex Shader)
Вершинний шейдер оперує даними, зіставленими з вершинами багатогранників. До таких даних, зокрема, належать координати вершини у просторі, текстурні координати, тангенс-вектор, вектор бінормалі, вектор нормалі. Вершинний шейдер може бути використаний для видового та перспективного перетвореннявершин, генерації текстурних координат, розрахунку освітлення тощо.
Геометричні шейдери (Geometry Shader)
Геометричний шейдер, на відміну вершинного, здатний обробити як одну вершину, а й цілий примітив. Це може бути відрізок (дві вершини) та трикутник (три вершини), а за наявності інформації про суміжні вершини (adjacency) може бути оброблено до шести вершин для трикутного примітиву. Крім того, геометричний шейдер здатний генерувати примітиви "на льоту", не задіявши при цьому центральний процесор. Вперше почав використовуватися на відеокарти Nvidiaсерії 8.
Піксельні шейдери (Pixel Shader)
Фрагментний шейдер працює із фрагментами зображення. Під фрагментом зображення у разі розуміється піксель, якому поставлений у відповідність деякий набір атрибутів, як-от колір, глибина, текстурні координати. Фрагментний шейдер використовується на останній стадії графічного конвеєра для формування фрагмента зображення.

57. Визначення, основні поняття та методи текстурування

Текстура - растрове зображення, що накладається на поверхню полігональної моделі для надання їй кольору, фарбування або ілюзії рельєфу. Приблизно використання текстур можна легко подати як малюнок на поверхні скульптурного зображення. Використання текстур дозволяє відтворити малі об'єкти поверхні, створення яких полігонами виявилося б надмірно ресурсомістким. Наприклад, шрами на шкірі, складки на одязі, дрібні камені та інші предмети на поверхні стін та ґрунту.

Якість текстурованої поверхні визначається текселями - кількістю пікселів на мінімальну одиницютекстури. Оскільки сама по собі текстура є зображенням, роздільна здатність текстури та її формат відіграють велику роль, яка згодом позначається на загальному враженні від якості графіки у 3D-додатку.

Традиційно терміном texture mappingабо тектурування в тривимірному моделюванні називають процес накладання двовимірної текстури на тривимірний об'єкт (текстура натягується на об'єкт) для надання йому відповідного зовнішнього вигляду. Таким чином, наприклад, проводиться "розфарбовування" моделей монстрів та гравців у тривимірних іграх типу Quake та ін.

Методи текстурування

Bump mapping (рельєфне текстурування) - простий спосіб створення ефекту рельєфної поверхні з більшою деталізацією, ніж дозволяє полігональна поверхня. Ефект головним чином досягається за рахунок освітлення поверхні джерелом світла та чорно-білої (одноканальної) карти висот, шляхом віртуального зміщення пікселя (як при методі Displace mapping) як би там був вертекс (тільки без фізичного та візуального зсуву), за рахунок чого таким ж змінюється орієнтація нормалей використовуваних до розрахунку освітленості пікселя (затінення по Фонгу), у результаті виходять по-різному освітлені і затінені ділянки. Як правило, Bump mapping дозволяє створити не дуже складні горбисті поверхні, плоскі виступи або западини, на цьому його використання закінчується. Для більш детальних ефектів згодом придумали Normal mapping.

MIP-текстурування (англ. MIP mapping) – метод текстурування, який використовує кілька копій однієї текстури з різною деталізацією. Назва походить від латів. multum in parvo - «багато в малому».

Зображення найкраще виглядає, коли деталізація текстури близька до роздільної здатності екрана. Якщо роздільна здатність екрана (текстура дуже маленька/об'єкт дуже близький), виходить розмите зображення. Якщо ж роздільна здатність текстури занадто висока (текстура дуже велика/об'єкт дуже далеко), отримуємо випадкові пікселі - а значить, втрату дрібних деталей, мерехтіння і великий проценткеш-промахів. Виходить, краще мати кілька текстур різної деталізації і накладати на об'єкт ту, яка найбільше підходить в даній ситуації.

Принцип дії

Створюється так звана MIP-піраміда - послідовність текстур з роздільною здатністю від максимального до 1×1. Наприклад: 1×1, 2×2, 4×4, 8×8, 16×16, 32×32, 64×64, 128×128, 256×256, 512×512 та 1024×1024. p align="justify"> Кожна з цих текстур називається MIP-рівнем (англ. MIP level) або рівнем деталізації - LOD (англ. level of detail).

На всіх цих текстурах знаходиться одне й те саме зображення. Таким чином, MIP-текстурування збільшує витрату відеопам'яті на третину:

.

При накладенні текстур обчислюється відстань до об'єкта та номер текстури знаходиться за формулою:

де resolution - дозвіл віртуальної камери (кількість пікселів, яка буде в об'єкті розміром в 1 од., розташованому в 1 од. від камери), texelsize - розмір текселя в одиницях тривимірного світу, dist - відстань до об'єкта в тих самих одиницях, mip bias - Число, що дозволяє вибирати більш менш детальну текстуру, ніж дає формула.

Ця цифра округляється до цілого, і текстура з відповідним номером (нульова - найдетальніша, перша - удвічі менша тощо) накладається на об'єкт.

Недоліки

Витрата відеопам'яті збільшується на третину. Втім, типові обсяги відеопам'яті на початку 2010-х становлять 1-3 ГБ. До того ж якщо об'єкт далеко, його детальну текстуру можна вивантажити в оперативну пам'ять.

MIP-текстурування не вирішує проблеми текстур, що знаходяться під гострим кутом до глядача (наприклад, дорога в автосимуляторі). У таких текстур роздільна здатність по одній осі сильно відрізняється від роздільної здатності по іншій - і, наприклад, по осі X зображення явно розмито, в той час як по осі Y видно мерехтіння, властиві підвищеному роздільній здатності текстури. Є відразу кілька способів вирішення цього (починаючи з найменш якісного):

Встановити у відеодрайвері найбільш комфортне значення mip bias – числа, яке відповідає за вибір номера текстури у піраміді. Якщо вона негативна, відеоплата бере більш детальні текстури, якщо позитивне - менш детальні.

Багато ігор самі встановлюють відповідний mip bias для різних типів об'єктів. Наприклад, в Live for Speed ​​mip bias встановлюється користувачем окремо для автомобілів, перешкод та дороги.

Скористатися анізотропною фільтрацією – методом текстурування, який спрямований саме на вирішення цієї проблеми.

Нарешті, видно чітку межу між MIP-рівнями. Це вирішується трилінійною фільтрацією.

Процедурне текстурування - спосіб створення текстур, у якому зображення текстури створюється з допомогою будь-якого алгоритму (процедурного алгоритму).

Найкраще процес процедурного текстурування подати у вигляді блоків (операторів). Існує три типи блоків:

генератори

допоміжні

Кожен генератор та фільтр реалізує будь-який процедурний алгоритм. Кожен блок має сукупність параметрів. Навіть якщо не використовувати таку схему, все одно вона зводиться до цієї спільної нагоди.

Для створення «природних» текстур, таких як дерево, граніт, метал, каміння, лава як фільтри використовуються фрактальний шум (англ. fractal noise) і комірчасті текстури (англ. cellular textures).

Властивості процедурних текстур:

Оборотність. У процедурній текстурі зберігається історія її створення.

Малий розмір (якщо вихідними даними до процедурним алгоритмам виступають лише числові значення).

Необмежену кількість варіацій при використанні стохастичних алгоритмів, що використовують генератор псевдовипадкових чисел.

Масштабованість до будь-якого розміру (залежить від процедурного движка/бібліотеки).

Одночасно з підсумковою текстурою дуже легко виходять alpha-, bump-, reflect-карти.

Детальне текстурування (англ. Detail mapping) - програмна техніка в тривимірній комп'ютерній графіці, яка дозволяє покращити деталізацію текстур на близькій відстані від камери. Кінцевий результат створює ілюзію використання текстури великого дозволу.

При наближенні камери до полігональної моделі текстура стає розмитою. У разі достатнього обсягу вільної пам'яті розмиття може бути усунено збільшенням роздільної здатності текстури. Однак зберігання кожної текстури у величезній роздільній здатності не є практичним рішенням. Детальне текстурування вирішує проблему іншим шляхом:

Базова текстура залишається в розумному середньому дозволі

Створюється детальна текстура з великомасштабним зображенням дрібних деталей (окремі травинки, галька, структура деревини тощо).

Отримана текстура знебарвлюється

Фільтром верхніх частот видаляється все, крім найдрібніших деталей

Фільтром корекції гістограми встановлюється середня яскравість лише на рівні 0.5

Обидві текстури змішуються у піксельному шейдері

Перед змішуванням текстурні координати детальної текстури масштабуються, щоб детальна текстура повторювалася в кілька разів частіше за базову.

Для зниження помітності повторень детальної текстури масштаб вибирається нецілочисельним

Колір базової текстури помножується на детальний колір, помножений на 2 (для збереження вихідної яскравості)

Рельєфне текстурування

Рельєфне текстурування - метод у комп'ютерній графіці надання більш реалістичного і насиченого виду поверхні об'єктів.

Bump mapping - простий спосіб створення ефекту рельєфної поверхні з більшою деталізацією, ніж дозволяє полігональна поверхня. Ефект головним чином досягається за рахунок освітлення поверхні джерелом світла та чорно-білої (одноканальної) карти висот, шляхом віртуального зміщення пікселя (як при методі Displace mapping) як би там був вертекс (тільки без фізичного та візуального зсуву), за рахунок чого таким ж змінюється орієнтація нормалей використовуваних до розрахунку освітленості пікселя (затінення по Фонгу), у результаті виходять по-різному освітлені і затінені ділянки. Як правило, Bump mapping дозволяє створити не дуже складні горбисті поверхні, плоскі виступи або западини, на цьому його використання закінчується. Для більш детальних ефектів згодом придумали Normal mapping.

Normal mapping - техніка, що дозволяє змінювати нормаль відображеного пікселя ґрунтуючись на кольоровій карті нормалей, у якій ці відхилення зберігаються у вигляді текселя, колірні складові якого інтерпретуються в осі вектора , на основі якого обчислюється нормаль, яка використовується для розрахунку освітленості пікселя. Завдяки тому, що в карті нормалей задіяні 3 канали текстури, цей метод дає більшу точність, ніж Bump mapping, в якому використовується лише один канал і нормалі, по суті, лише інтерпретуються залежно від "висоти".

Карти нормалей зазвичай бувають двох типів:

object-space - використовується для об'єктів, що не деформуються, таких як стіни, двері, зброя і т.п.

tangent-space – застосовується для можливості деформувати об'єкти, наприклад персонажів.

Для створення карт нормалей зазвичай використовується високополігональна та низькополігональна моделі, їх порівняння дає потрібні відхилення нормалей для останньої.

Parallax mapping

Ця технологіятакож використовує карти нормалей, але, на відміну normal mapping, вона реалізує як освітлення з урахуванням рельєфу, а й зрушує координати дифузної текстури. Цим досягається найповніший ефект рельєфу, особливо при погляді на поверхню під кутом.

Комп'ютерна графіка(також машинна графіка) - область діяльності, в якій комп'ютери поряд зі спеціальним програмним забезпеченням використовуються як інструмент, як для створення (синтезу) та редагування зображень, так і для оцифрування візуальної інформації, отриманої з реального світу, з метою подальшої її обробки та зберігання.

Історія

Перші обчислювальні машини 40-х років XX століття ("ABC" (1942), "ENIAC"(1946), "EDSAC" (1949), "МЕСМ" (1950)), розроблялися і використовувалися строго для розрахунків і не мали окремих засобів для роботи із графікою. Проте вже тоді деякі ентузіасти намагалися використовувати ці ЕОМ першого покоління на електронних лампах для отримання та обробки зображень. Програмуючи пам'ять перших моделей ЕОМ та пристроїв виведення інформації, побудованих на основі матриці електричних лампможна було отримувати прості візерунки. Лампи розжарювання включалися і вимикалися в певному порядку, утворюючи зображення різних фігур.

В кінці 40-хта на початку 50-х роках, у багатьох комп'ютерах стали використовувати електронно-променеві трубки (ЕЛТ)у вигляді осцилографів, або трубок Вільямса, які використовувалися як оперативна пам'ять. Теоретично, записуючи 0 або 1 в певному порядку на таку пам'ять, на екрані можна було відобразити якесь зображення, але на практиці це не використовувалося. Однак 1952 рокубританський інженер Олександр Дуглас (Alexander Shafto "Sandy" Douglas) написав жартівливу програму " OXO(Хрестики-нуліки) для програмованого комп'ютера EDSAC (1949 р.), що стала історії першої комп'ютерної грою. Зображення грати і нулі з хрестиками будувалося шляхом програмування трубки Вільямса чи промальовувалося на сусідньому ЕПТ.

У 50-х рокахобчислювальні можливості комп'ютерів та графічні можливості периферійних засобів не дозволяли малювати високо деталізовані зображення, але давали можливо здійснити посимвольне виведення зображень на екрани моніторів і типових принтерів. Зображення цих пристроях будувалися з алфавітно-цифрових символів ( символьна графіка, пізніше надійшла назва ASCII-графікаі ASCII-Art). Все просто: різниця у щільності алфавітно-цифрових знаків та особливості людського зору: не сприймати деталі зображення з великої відстані, дозволила створювати на комп'ютері малюнки та псевдографічні об'єкти. Подібні зображення до появи комп'ютерів на папері створювали друкарки на друкарських машинках наприкінці 19 століття.

1950 рокуентузіаст Бенджамін Лапоскі (Ben Laposky), математик, художник і кресляр, почав експериментувати з екраном осцилографа, створюючи складні динамічні фігури. осциліони. Танець світла створювався найскладнішими налаштуваннями на цьому електронно-променевому приладі. Для зображення застосовувалися високошвидкісна фотографія і спеціальні об'єктиви, пізніше були додані пігментовані фільтри, що наповнювали знімки кольором.

1950 рокуу військовому комп'ютері Whirlwind-I(за рус. Вихор, Ураган), вбудований у систему SAGE протиповітряної оборони США, вперше був застосований монітор - як засіб відображення візуальної та графічної інформації. [ ]

У 1955 роців лабораторії Массачусетського технологічного інституту (MIT) було винайдено світлове перо (Light pen). Світлове перо є світлочутливим пристроєм введення комп'ютера, в основному наутилусом, який використовується для вибору тексту, малювання зображень та взаємодії з елементами інтерфейсу користувача на екрані комп'ютера або монітора. Перо добре працює тільки з ЕПТ (CRT)-моніторами через те, як такі монітори сканують екран, який є одним пікселем за раз, що дає комп'ютеру спосіб відслідковувати очікуваний час сканування електронним променем і визначати положення пера на основі останньої мітки часу сканування. На кінчику пера знаходиться фотоелемент, що випускає електронний імпульс і одночасно реагує на пікове свічення, що відповідає моменту проходу електронного променя. Достатньо синхронізувати імпульс із положенням електронної гармати, щоб визначити, куди саме вказує перо.

Світлове пір'я використовувалися в обчислювальних терміналах зразка 1960-х років. З появою ЖК (LCD)-моніторів у 90-х практично перестали використовуватись, оскільки з екранами цих пристроїв робота світлового пера стала неможливою.

1957 рокуінженер Рассел Кірш (Russell A. Kirsch) з Національного бюро стандартів США винайшов для комп'ютера SEAC перший сканері отримав на ньому перше цифрове зображення - скан-фото маленької дитини, сина Волдена (англ. Walden). [ ]

У 60-ті роки XX століттяпочався реальний розквіт комп'ютерної графіки. З приходом нових високопродуктивних за тими мірками комп'ютерів з моніторами на основі транзисторів (2 покоління ЕОМ) і пізніше мікросхем (3 покоління ЕОМ) машинна графіка стала не тільки сферою ентузіастів, але серйозним науково-практичним напрямом розвитку комп'ютерних технологій. З'явилися перші суперкомп'ютери ( СВС 6600і Cray-1) що дозволили працювати як зі швидкими обчисленнями, але з комп'ютерної графікою новому рівні.

1960 рокуінженер-дизайнер Ульям Феттер (William Fetter) з авіабудівної корпорації Боїнг (англ. Boeing) вперше запровадив термін "Комп'ютерна графіка". Феттер, малюючи дизайн кабіни пілотів літака на робочому комп'ютері, вирішив у технічній документації описати рід своєї діяльності. У 1964 році Ульям Феттер також створив на комп'ютері дротяну графічну модель людини і назвав її "Людина Боїнга", вона ж "Перша людина", яку пізніше використовували в телерекламі 60-х років.

1962 рокупрограміст Стів Рассел (Steve Russell) з МТІ на комп'ютері DEC PDP-1 створив окрему програмуз графікою - комп'ютерну гру « Spacewar!». Створення гри зайняло близько 200 людино-годин. Гра використовувала джойстик і мала цікаву фізику з симпатичною графікою. Однак першою комп'ютерною грою без графіки можна вважати програму Олександра Дугласа "OXO" (Хрестики-нуліки, 1952)

1963 рокуна основі комп'ютера " TX-2американський інженер-програміст з МТІ, піонер комп'ютерної графіки, Айвен Сазерленд (Ivan Edward Sutherland) створив програмно-апаратний комплекс Sketchpad , який дозволяв малювати крапки, лінії та кола на трубці світловим пером . Підтримувалися базові діїз примітивами: переміщення, копіювання та ін. По суті, це був перший векторний редактор, реалізований на комп'ютері, прообразом сучасних САПР (систем автоматизованого проектування), наприклад сучасних AutoCAD або Компас-3D. Також програму можна назвати першим графічним інтерфейсом, що вийшов за 10 років до комп'ютера Xerox Alto (1973), причому вона була такою ще до появи самого терміну. Айвен Сазерленд 1968 рокустворив прообраз першого комп'ютерного шолома віртуальної реальності, назвавши його "Дамокловим мечем" за аналогією з давньогрецькою легендою.

У 1960-х гг. з'явилися розробки у промислових додатках комп'ютерної графіки. Так, під керівництвом Т. Мофеттаі Н. Тейлорафірма Itekрозробила цифрову електронну креслярську машину ( графобудівник).

1963 рокупрограміст з Bell Labs Едвард Зейджек (Edward E. Zajac) зробив першу комп'ютерну анімацію – рух супутника навколо Землі. Анімація демонструвала теоретичний супутник, який використовував гіроскопи, щоб підтримувати свою орієнтацію щодо Землі. Вся комп'ютерна обробка була зроблена на комп'ютерах серій IBM 7090 або 7094 з використанням програми ORBIT. [ ]

У наступні роки виходять й інші, але складніші і значніші анімації: "Tesseract" (Тессеракт він же гіперкуб, 1965р.) Майкла Нолла з "Bell Labs", "Hummengbird" (Колібрі, 1967р.) Чарльза Цурі і Джеймса Шафер Кішечка" (1968р.) Миколи Константинова, "Metadata" (Метадані, 1971р.) Пітера Фолдерса і т.д.

1964 рокувипущений IBM 2250, перший комерційний графічний термінал для мейнфрейму IBM/360

У 1964 рокукомпанія General Motorsспільно з IBMпредставила систему автоматизованого проектування DAC-1

1967 рокупрофесор Дуглас Енгельбарт (Douglas Carl Engelbart) сконструював першу комп'ютерну мишу(покажчик XY-координат) і показав її можливості на виставці у місті Сан-Франциско у 1968 році.

У 1967 рокуспівробітник IBM Артур Аппельописує алгоритм видалення невидимих ​​ребер (зокрема частково прихованих), пізніше названий променевим кастингом, відправною точкою сучасної 3D-графіки та фотореалізму.

У тому ж 1968 році [ ] суттєвий прогрес комп'ютерна графіка зазнала з появою можливості запам'ятовувати зображення та виводити їх на комп'ютерному дисплеї , електронно-променевої трубки. З'явилися перші монітори растрові.

У 70-х рокахкомп'ютерна графіка отримала новий ривок у розвитку. З'явилися перші кольорові монітори та кольорова графіка. Суперкомп'ютери з кольоровими дисплеями стали використовуватися для створення спецефектів у кіно (фантастична епопея 1977 року) Зоряні війнирежисера Джорджа Лукаса,фантастичний жах "Чужий"(англ. "Alien") кіностудії XX-вік Foxта режисера Рідлі Скотта, і пізніше недооцінений науково-фантастичний фільм 1982 року «Трон»(англ. Tron) студії Walt Disneyта режисера Стівена Лісбергера). У цей період комп'ютери стали ще швидкодіючішими, їх навчили малювати. 3D-зображення,виникла тривимірна графіка та новий напрямок візуалізації - фрактальна графіка. З'явилися персональні комп'ютери з графічними інтерфейсами, що використовують комп'ютерну мишу (Xerox Alto (1973)).

1971 рокуматематик Анрі Гуро, 1972 року Джим Блінта у 1973 році Буй Туонг Фонгрозробили моделі затінення, що дозволило графіку вийти за рамки площини і точно відобразити глибину сцени. Джим Блінн став новатором у сфері впровадження карт рельєфу, техніки моделювання нерівних поверхонь. А Алгорім Фонга згодом став основним у сучасних комп'ютерних іграх.

1972 рокупіонер комп'ютерної графіки Едвін Катмулл (Edwin Catmull) створив перше 3D-зображення - дротяну та текстуровану модель власної лівої руки.

1975 рокуфранцузький математик Бенуа Мандельброт (Benoît B. Mandelbrot), програмуючи комп'ютер моделі IBM, побудував на ньому зображення результатів обчислення комплексної математичної формули (множина Мандельброта), і в результаті аналізу отриманих закономірностей, що повторювали, дав красивим зображенням назву - фрактал(З лат. дробовий, розбитий). Так виникла фрактальна геометрія та новий перспективний напрямок у комп'ютерній графіці. фрактальна графіка.

Наприкінці 70-х років, З появою персональних комп'ютерів (4-го покоління - на мікропроцесорах), графіка з промислових систем перейшла на конкретні робочі місця та в будинки простих користувачів. Зародилася індустрія відеоігор та комп'ютерних ігор. Першим масовим персональним комп'ютером із кольоровою графікою став ПК Apple II (1977р.),пізніше Apple Macintosh (1984р.)

У 80-х роках, з розвитком відеосистеми персональних комп'ютерів IBM PC (1981р.)) графіка ставала більш деталізованою і кольоропередавальної (підвищилася роздільна здатність зображень і розширилася палітра кольорів). З'явилися перші відеостандарти MDA, CGA, EGA, VGA, SVGA. Розроблено перші стандарти файлових графічних форматів, наприклад GIF (1987), Виникло графічне моделювання...

поточний стан

Основні сфери застосування

Наукова графіка- перші комп'ютери використовувалися лише для вирішення наукових та виробничих завдань. Щоб краще зрозуміти отримані результати, робили їх графічну обробку, будували графіки, діаграми, креслення розрахованих конструкцій Перші графіки на машині отримували як символьного друку. Потім з'явилися спеціальні пристрої - графопобудівники (плотери) для викреслення креслень та графіків чорнильним пером на папері. Сучасна наукова комп'ютерна графіка дозволяє проводити обчислювальні експерименти з наочним представленням їх результатів.

Ділова графіка- область комп'ютерної графіки, призначена для наочного уявленнярізних показників роботи установ. Планові показники, звітна документація, статистичні зведення – ось об'єкти, для яких за допомогою ділової графіки створюються ілюстративні матеріали. Програмні засоби ділової графіки включаються до складу електронних таблиць.

Конструкторська графікавикористовується у роботі інженерів-конструкторів, архітекторів, винахідників нової техніки. Цей вид комп'ютерної графіки є обов'язковим елементомСАПР (систем автоматизації проектування). Засобами конструкторської графіки можна отримувати як плоскі зображення (проекції, перерізи), і просторові тривимірні зображення.

Ілюстративна графіка- це довільне малювання та креслення на екрані монітора. Пакети ілюстративної графіки належать до прикладного програмного забезпечення загального призначення. Найпростіші програмні засоби ілюстративної графіки називаються графічними редакторами.

Художня та рекламна графіка- стала популярною завдяки телебаченню. За допомогою комп'ютера створюються рекламні ролики, мультфільми, ігри, відеоуроки, відеопрезентації. Графічні пакети для цього потребують великих ресурсів комп'ютера з швидкодії та пам'яті. Відмінною особливістю цих графічних пакетів є можливість створення реалістичних зображень і «зображень, що рухаються». Отримання малюнків тривимірних об'єктів, їх повороти, наближення, видалення, деформації пов'язані з великим обсягом обчислень. Передача освітленості об'єкта залежно від положення джерела світла, від розташування тіней, фактури поверхні, вимагає розрахунків, враховують закони оптики.

Піксель артПіксельна графіка, велика форма цифрового мистецтва, створюється за допомогою програмного забезпечення для растрової графіки, де зображення редагуються лише на рівні пікселів. У збільшеній частині зображення окремі пікселі відображаються у вигляді квадратів і легко побачити. У цифрових зображеннях піксель (або елемент зображення) – це окрема точка в растровому зображенні. Пікселі розміщуються на регулярній двовимірній сітці і часто представлені крапками або квадратами. Графіка в більшості старих (або відносно обмежених) комп'ютерних та відеоігор, графічні калькуляторні ігри та багато ігор для мобільних телефонів – в основному піксельна графіка.

Комп'ютерна анімація- це отримання зображень, що рухаються на екрані дисплея. Художник створює на екрані малюнки початкового і кінцевого положення об'єктів, що рухаються, всі проміжні стани розраховує і зображує комп'ютер, виконуючи розрахунки, що спираються на математичний опис даного виду руху. Така анімація називається мультиплікація за ключовими кадрами. Також існують інші різні види комп'ютерної анімації: процедурна анімація, шейпова анімація, програмована анімація та анімація, де художник сам малює всі кадри "вручну". Отримані малюнки, що виводяться послідовно на екран з певною частотою, створюють ілюзію руху.

Мультимедіа- це поєднання високоякісного зображення на екрані комп'ютера зі звуковим супроводом. Найбільшого поширення системи мультимедіа набули у сфері навчання, реклами, розваг.

Наукова робота

Комп'ютерна графіка є також однією з галузей наукової діяльності. В галузі комп'ютерної графіки захищаються дисертації, а також проводяться різноманітні конференції:

• конференція Siggraph, проводиться в США
• конференції Eurographics проводяться асоціацією Eurographics щорічно в країнах Європи
• конференція Графікон, проводиться в Росії
• CG-подія проводиться в Росії
• CG Wave 2008, CG Wave, проводиться в Росії

Технічний бік

За способами завдання зображення графіку можна розділити на категорії:

Двовимірна графіка

Двовимірна (2D - від англ. two dimensions - «два виміри») комп'ютерна графіка класифікується за типом представлення графічної інформації, і наступними алгоритмами обробки зображень. Зазвичай комп'ютерну графіку поділяють на векторну та растрову, хоча відокремлюють ще й фрактальний тип зображень.

Векторна графіка

Разом про те, не всяке зображення можна як набір з примітивів. Такий спосіб подання хороший для схем, використовується для шрифтів, що масштабуються, ділової графіки, дуже широко використовується для створення мультфільмів і просто роликів різного змісту.

Растрова графіка

Приклад растрового малюнка

Фрактальна графіка

Фрактальне дерево

CGI графіка

CGI (англ. computer-generated imagery, букв. «Зображення, створені комп'ютером») - зображення, одержувані комп'ютером на основі розрахунку і використовуються в образотворчому мистецтві, друку, кінематографічних спецефектах, на телебаченні та в симуляторах. Створенням рухомих зображень займається комп'ютерна анімація , що є вужчою область графіки CGI.

Подання кольорів на комп'ютері

Для передачі та зберігання кольору у комп'ютерній графіці використовуються різні форми його подання. У загальному випадку колір є набір чисел, координат в деякій колірній системі.

Стандартні способи зберігання та обробки кольорів у комп'ютері обумовлені властивостями людського зору. Найбільш поширені системи RGB для дисплеїв та CMYK для роботи в друкарській справі.

Іноді використовується система з більшим, ніж три, числом компонентів. Кодується спектр відображення або випромінювання джерела, що дозволяє більш точно описати фізичні властивості кольору. Такі схеми використовуються у фотореалістичному тривимірному рендерингу.

Реальна сторона графіки

Будь-яке зображення на моніторі, через його площині, стає растровим, оскільки монітор це матриця, він складається з стовпців і рядків. Тривимірна графіка існує лише в нашій уяві, тому що те, що ми бачимо на моніторі – це проекція тривимірної фігури, а вже створюємо простір ми самі. Таким чином, візуалізація графіки буває тільки растрова і векторна, а спосіб візуалізації це тільки растр (набір пікселів), а від кількості пікселів залежить спосіб завдання зображення.

ФЕДЕРАЛЬНА ДЕРЖАВНА БЮДЖЕТНА

ОСВІТНІЙ ЗАКЛАД

ВИЩОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ

"МУРМАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ"

Кафедра інженерної графіки

Методичні вказівки

до виконання розрахунково-графічного завдання

«Візуалізація інформації про процеси та явища»

Упорядник: Червоняк Т.Ф. – старший викладач кафедри інженерної графіки Мурманського державного технічного університету

Методичні вказівки розглянуто та схвалено на засіданні кафедри, протокол № 9 від 20.05.11 р.

Рецензент – к.т.н, доцент кафедри ТМ та С Іваней А.А.

Вступ 4

Основи графічного представлення інформації. 5

Графічні моделі процесів та явищ 20

Вказівки до виконання графічного завдання

«Візуалізація інформації про процеси та явища» 51

Варіанти завдань 52

Використовувана література 67

ВСТУП

У цих методичних вказівках викладено загальні відомості про графічні моделі процесів та явищ, запропоновано варіанти графічного завдання, а також наведено приклад виконання завдання «Візуалізація інформації про процеси та явища».

Ціль завдання – вивчити основні правила складання ідеографічних моделей візуалізації результатів наукових та інженерних досліджень, таких як таблиця, діаграма, схема.

У процесі виконання роботи студент отримує навички у виконанні таблиць, схем, діаграм, а також у виборі моделі найбільш ефективного засобу передачі інформації про процес чи явище, опановує техніку їх викреслення в AutoCAD.

Основи графічного представлення інформації

Зростаюче зростання обсягу науково-технічної та інформації потребує сучасних способів її обробки та передачі. Від сучасного фахівця потрібні якості, що дозволяють швидко та точно обробляти та передавати велику кількість інформації. Найбільш ефективними засобамипередачі є візуальні, які зчитуються органами зору. Знання цих засобів, уміння ними користуватися - складові графічної грамотності, основи якої можуть бути закладені щодо навчального курсу"Інженерна графіка".

Інженерна графіка – це своєрідна мова, за допомогою якої, використовуючи графічні моделі, фахівець має можливість викладати свої інженерні задуми. Причому ця графічна мова є міжнародною, вона зрозуміла будь-якій технічно грамотній людині.

Сучасні науката техніка вимагають від інженера високого рівня знань та умінь із візуалізації різної інформації. Це тим, що з одного боку існує природна потреба людини у зорово-образних враженнях, і він легше засвоює інформацію з допомогою зорових образів, з другого боку відбувається стрімкий розвиток екранних засобів обробки та передачі. Тим доречніше говорити не лише про важливість зорового сприйняття інформації, а й про певну культуру її візуалізації.

Візуальна грамотність - суттєва складова частина професійної діяльності людини у всіх галузях знань та виробництва. Маючи візуальну грамотність, людина отримує можливість відтворювати та аналізувати образи за допомогою візуальних засобів відображення (у тому числі й комп'ютерних) на основі наявних знань, використовувати прийоми творчої імпровізації, втілювати свої ідеї в образотворчій, технічній чи художній графіці.

Вербальна мова та вербальні категорії містять примітивні засоби для того, щоб будувати простір, інтерпретувати його або робити з ним якісь дії. Цій меті служать мова образів і

система перцептивних процесів, з допомогою яких людина будує образ навколишньої дійсності і орієнтується у ній. Ця система називається сприйняттям. Сприйняття визначається як цілісний образ, що відбиває єдність структури та властивостей об'єкта. Об'єктами зорового сприйняття служать предмети, процеси та явища навколишнього світу, які можна розчленувати і описати в категоріях простору, руху, форми, текстури, кольору, яскравості тощо. При сприйнятті предметів образ більш менш повно відображає об'єкт або ситуацію, в якій знаходиться людина.

Образи, створені на основі візуального сприйняття, мають більшу, ніж слова, асоціативну силу. Зоровий образ дуже пластичний. Ця властивість проявляється в тому, що у плані образу можливий швидкий перехідвід узагальненої оцінки ситуації до детального аналізу її елементів. Можливі різноманітних переміщення відбитих у вигляді об'єктів, їх зрушення, повороти, і навіть збільшення, зменшення, перспективні спотворення і нормалізація. Ця своєрідна маніпулятивна здатність зорової системи дозволяє уявити ситуацію, як у прямій, і у зворотній перспективі. Маніпуляції образами, їх добудовування – найважливіші засоби продуктивного сприйняття та візуального мислення.

Багато досліджень свідчать, що у зорової системі є механізми, щоб забезпечити народження нового образу. Завдяки їм людина здатна бачити світ не тільки таким, яким він існує насправді, але й таким, яким він може (або має) бути. Це означає, що зорові образи є необхідною умовою, навіть більше - знаряддям мисленнєвої діяльності. Вони пов'язані більш безпосередньо проти символами і мовою, з навколишньої людини предметної реальністю.

Неможливо підготувати фахівця, що творчо мислить, без розвитку у нього образного уявлення, уяви та мислення. Відчутну користь у цій справі має універсальний апарат проекційного схематизму. Одне з найважливіших інструментів проекційного моделювання, службовців на формування просторових уявлень, - це геометрична інтерпретація. Об'єктами інтерпретації є графічні моделі як

комбінації креслень, схем, тексту, діаграм тощо. п. Графічні моделі припускають відображення інформації як набору засобів графічного представлення інформації: ліній, символів, мнемонічних знаків, використовуваних відповідно до правил побудови графічних моделей. При сприйнятті інформації у такому вигляді необхідний вихід у більш високий за розмірністю операційний простір, ніж при сприйнятті тексту. Ступінь точності при зіставленні інформаційного об'єкта з його моделлю залежить від повноти відомостей про проекційний апарат, який мав місце під час моделювання.

На малюнку 1 представлено одну з можливих класифікацій графічних моделей. Піктографічна модель – графічна модель, складена з використанням умовних графічних зображень (піктограм), що позначають предмети, дії чи події. Ідеографічна модель – графічна модель, складена з використанням ідеограм – умовних письмових знаків, що позначають поняття.

Питання ефективності передачі та засвоєння інформації є одним із головних протягом останніх десятиліть. Основним засобом комунікації у світі на початку XXI століття є візуалізація (візуальна форма передачі) інформації. Найбільша кількістьінформації (приблизно 80-90%) людина сприймає візуально.

Малюнок 1. Класифікація графічних моделей

Малюнок 2. Схема способів передачі інформації для людей

Ефективність, перевага графічного способу передачі, порівняно з руховим чи звуковим (рисунок 2), у тому, що зорове сприйняття людиною переданої інформаціїі створення уявного образу відбуваються настільки швидко, що людина цей процес сприймає як «миттєвий».

При побудові графічної моделі необхідно оцінити конструктивні елементи, які можна використовувати для її створення, їх можливості та обмеження: словник форм та синтаксис їхнього фразування.

Якщо зміст тексту розкривається словами, то ілюстрація «говорить» мовою форм. До них відносяться точка, лінія, плоскі геометричні фігури, колір, текстури.

Крапка.У теоретичному сенсі вона не має виміру (безрозмірна) і вказує місце розташування чи положення. При створенні графічної моделі (вираження) точка характеризується концентрацією форм або зорового сприйняття в деякому центрі, який приваблює та фіксує зоровий фокус. Графічно точка може бути представлена ​​у вигляді кружка, перетину ліній, літери або цифри (як частина графічного виразу вони часто візуально сприймаються як точки). У графічній практиці точка може мати різні розміри,

форму та колірний тон (рисунок 3). Вона може бути символом, що зображує якийсь специфічний об'єкт чи ідею.

Малюнок 3. Елементи, які можуть бути сприйняті як «Точка»

Лінія- це одномірна освіта, яка вказує напрямок, протяжність чи рух. Застосовується для зображення траєкторії чи маршруту, позначення меж чи поділу. Лінійна форма може змінюватись за товщиною, довжиною, структурою, характером, насиченістю та напрямком. Лінії бувають точковими чи уривчастими, сукупність відрізків чи точок такої лінії сприймається оком як єдина лінійна форма (рисунок 4). Слова та речення як візуальні елементи також можуть утворювати лінії.

Малюнок 4. Елементи, які можуть бути сприйняті як «Лінія»

Фігура(Плоска форма) - двомірне утворення, використовується для позначення контуру, площі, обриси, обрамлення. Фігури характеризуються будовою своїх країв, можуть лише контур чи бути суцільними (заповненими кольором); розрізняються за розмірами, за розподілом насиченості елементів, за становищем у просторі, за правильністю контуру.

Поєднання слів та чисел може сприйматися як плоскі форми (рисунок 5). Декілька геометричних фігур можуть бути об'єднані в групу, утворюючи при цьому плоску форму великих розмірів.

Малюнок 5. Елементи, які можуть сприйматися як «Плоска форма»

Тон чи колір- графічна форма, що відбиває ступінь насиченості кольору. За відсутності кольору тон стає відтінком сірого. Як тло при створенні графічної моделі, що складається з кількох взаємопов'язаних фігур, краще використовувати світлі тони: вони чіткіше виявляють площу чи структуру, яку наносяться чорним кольором значні форми. Темні відтінки, що використовуються як фон, забезпечують контраст для сприйняття малих світлих або другорядних графічних форм. Як структурний елемент тон є корисним засобом для опису об'ємної форми за допомогою світлотіней. Це досягається застосуванням суцільних площин різного тону чи градацією тонів.

Текстура- графічна форма, що відбиває якість поверхневої структури об'єкта (рисунок 6). Текстура утворюється скупченням малих частинок у певній системі, візуальний характер якої залежить від цього скупчення загалом. Як елемент графічної моделі текстура відображає якості фізичних поверхонь. У цій ролі вона використовується у поєднанні з іншими елементами форми, особливо з кольором та тоном.

Подання інформації за допомогою графічної моделі здійснюється на деякій поверхні або площині. Фізично площина моделі – це поверхня аркуша чи екрана, у якому розташовуються різні графічні форми.

Малюнок 6. Текстура

Але в зоровому сприйнятті така площина може виконувати функцію тривимірного простору, скляної панелі, завдяки чому можна уявити фігуру за площиною малюнка. Виникає новий вимір – глибина.

Графічна модель неминуче викликає роботу уяви та створення образу. Щоб сприйняття інформації відбулося швидко і точно, щоб образ проник у свідомість, він має бути пов'язаний із звичними просторовими уявленнями. У зв'язку з цим графічну модель слід створювати з урахуванням як індивідуальних смислових значень графічних форм, а й просторового порядку, у якому ці форми співвідносяться між собою. Така просторова організація називається граматикою простору. Просторова організація може бути одноплановою (плоскою), багатоплановою та безперервною (об'ємною).

В одноплановому просторі графічні форми повністю розташовуються в площині малюнка, і модель є плоскою за структурою та розташуванням. У цьому випадку форми сприймаються скоріше як плоскі геометричні фігури на сторінці (на аркуші або екрані), аніж тривимірні об'єкти.

Існують різні способи організації такого простору:

прямолінійність, безперервність, приєднання, асоціація паралельності, однакові розміри, однакова різкість, рівномірна текстура, об'єднання.

Простір багатоплановийстворюється при розташуванні графічних форм на двох (або більше) площинах. Одна з них – площина малюнка, а інша – вторинна площина. Таким чином досягається ефект розташування одних форм над іншими. Для створення враження про розміщення плоских графічних форм у різних площинах використовуються деякі прийоми відображення інформації: накладення, контраст, різна вага, асоціація відстані, нерівні розміри, різна різкість, накладання текстур, роз'єднання.

Безперервний простір об'ємно за своєю природою, у ньому графічна форма сприймається протяжною всередину від площини малюнка безперервно, створюючи ілюзію просторової маси. Для цього ефекту використовуються такі прийоми: світлотіні, асоціація відстані, контраст, різна різкість, накладення, розмитість текстури.

Світлотіні- Імітація різної освітленості різних ділянок графічної форми.

Асоціація відстані- це зіставлення намальованих форм із реальними об'єктами; використання відомих з досвіду розмірних відносин для виявлення відстаней між предметами, що зображуються.

Контраст- поділ форм щодо відносної віддаленості шляхом використання різних відтінків кольору (контрасту); світліша форма відступає у напрямку віддаленого світлого фону.

Різна різкість- відмінності у фокусуванні, тобто в різкості; розмиті краї зображення відсувають форму вглиб. Накладення ближчих форм більш далекі. Розмитість текстури - зменшення опрацювання текстури поверхні біля об'єктів, що відступають у глибину.

Крім зазначених вище прийомів та їх комбінації, найбільш виразно передають об'ємність різні види перспективи: лінійна (паралельна, кутова, похила), циліндрична, купольна та ін.

Графічно інформація відображається згідно із законом суворого
відповідності композиційного рішення, форми графічного інформаційного засобу його функціонального призначення, змісту інформації, що відображається. Композиційне рішення має бути цілісним та гармонійним. Досвід експериментальних ергономічних досліджень та створення графічних моделей подання інформації дозволив сформулювати ряд загальних принципівїх компонування.

Принцип лаконічностіполягає в тому, що графічний засіб подання інформації повинен містити лише ті елементи, які необхідні для повідомлення спостерігачеві суттєвої інформації, точного розуміння її значення або прийняття з ймовірністю не нижче певної допустимої величини відповідного оптимального рішення. Марно прагнути звернути увагу до найважливіші елементи графічної моделі, якщо вони оточені зайвими, візуальними подразниками, що заважають сприйняттю головного.

Принцип узагальнення та уніфікації.Символи, що позначають одні й самі об'єкти чи явища, мають бути неодмінно уніфіковані: мати одне графічне рішення не більше всього комплексу графічних засобів. Принцип узагальнення наказує раціональну узагальненість деталей зображуваних об'єктів (виключає зайве дроблення).

Принцип акценту ппередбачає виділення елементів, на які має бути спрямована основна увага, за допомогою їх розміру, форми, кольору. В окремих випадках допустиме порушення пропорцій між розмірами символів і реальних об'єктів, що зображуються ними.

Принцип автономності.Частини графічного засобу подання інформації, що передають самостійне повідомлення, слід відокремити та чітко відмежувати від інших частин. Розбиваючи складну графічну інформацію деякі прості зображення, можна значно полегшити її сприйняття і розуміння.

Принцип структурності.Кожна автономна частина комплексу графічних засобів відображення інформації повинна мати чітку структуру, що легко запам'ятовується і диференціюється.

Принцип стадійності.Залежно від стадій, послідовності та мети викладу інформації вибирають певні графічні засоби.

Принцип використання звичних асоціацій та стереотипів.Враховуються стійкі звичні асоціації між символами та об'єктами і явищами, що позначаються ними, а також стереотипність реакції на певні символи і сигнали. По можливості застосовують не абстрактні умовні знаки, а символи, які звично асоціюються з відповідними об'єктами та явищами. Однак необхідно враховувати, що надто натуралістичне, докладне зображення зовнішнього вигляду фіксує думку саме на зовнішній схожості та заважає усвідомленню інших (істотних) ознак об'єкта.

Композиція є завершальним етапом створення інформаційного графічного засобу (моделі). Саме на цьому етапі робіт має вийти повідомлення, що відповідає всім вимогам, що висуваються до нього: функціональним, ергономічним, естетичним.

У кожному конкретному випадку, залежно від специфіки створюваних графічних засобів подання інформації, їх складності, масштабу, контингенту читачів та іншого, композиція може бути представлена ​​по-різному. Проте існує ряд композиційних закономірностей та прийомів,які залишаються непорушними і становлять основу побудови різних графічних моделей подання наукової, технічної та іншої інформації. Досягається це такими засобами.

Симетрія та асиметрія. Рівнавага, гармонійність в симетричних композиціях (наприклад, схемах) створюється за рахунок симетрії, а в асиметричних - за рахунок зорового врівноваження неоднакових частин композиції по відношенню до центру або осі симетрії шляхом зміни розмірів та форми графічного засобу.

Найчастіше основи композиції графічного засобу подання інформації становлять горизонталі та вертикалі. Це зазвичай лінії, але можуть бути використані точки або компактні об'єкти. Компонуючи графічні інформаційні засоби, слід враховувати біомеханіку ока, зокрема те, що легше і швидше очей здійснює горизонтальні рухи, ніж вертикальні. При цьому треба врахувати, що кількість об'єктів, які розташовані в ряд, на однаковій відстані, має бути 7±2. Якщо це число більше, то більшість людей виникає необхідність послідовного зчитування інформації. В цьому випадку

краще інформацію розбити на групи.

Метрична та ритмічназакономірності повторюваності об'єктів. Метрична повторюваність заснована на рівномірному чергуванні одного або кількох елементів. На додаток до метричності ритм передбачає закономірне зміна деяких характеристик: відстань між елементами, їх кількість у групах, форма елементів, їх розміри та ін.

Проміжки між елементами грають таку ж роль, як і паузи в музиці. Якщо крім пауз ввести акцент, тобто посилення деяких певних елементів, це зробить ритм ще чіткішим. Ритмічна побудова здійснюється легше, якщо число елементів у ряду непарне. Відчуття ритму може бути створене закономірними світлоколірними співвідношеннями, лініями, що мають однаковий кут нахилу, концентричними кутами, якщо вони чергуються через інтервали, що змінюються закономірно.

Ритмічний рядмає бути завершено і ліворуч, і праворуч, оскільки інформація може читатися у будь-якому напрямку. І тому слід: збільшити інтервали перед крайніми групами елементів; посилити акценти на центральних групах із застосуванням допоміжних засобів (розмірів, написів, кольору тощо); включити до крайніх груп сторонні елементи.

Обрамлення істотно впливає те що, що цей інформаційний засіб сприймається як самостійний, замкнутий зоровий об'єкт чи як із елементів якогось комплексу. Якщо це самостійний зоровий об'єкт, то чітке обрамлення.

Контраст та нюанс. Контраст -різко виражена протилежність, перебільшення відмінностей графічних форм, що сприймаються. Наприклад: чорний колір поруч із білим виглядає ще чорнішим; сірий квадрат на червоному тлі здається зелено-блакитним, а на синьому – помаранчевим. Найбільш різко контраст виражений межі двох областей.

Нюанс- незначні різницю між однорідними властивостями. Контраст і нюанс одночасно присутні у композиційному рішенні, оскільки один із цих прийомів підкреслюється і посилюється другим, надаючи особливої ​​виразності композиції в цілому.

Масштабність.При створенні графічної інформаційної моделі існують труднощі з вибором масштабу, оскільки з одного боку така модель розглядається як самостійний засіб невеликих габаритів, а з іншого - вона є візуальною моделлю об'єкта, що відображається, цілої системи або явища. За такої точки зору модель має будуватися як зменшена модель «великої форми». Проте візуальна модель (графічна модель) об'єкта має містити подробиці оригіналу, оскільки це призводить до перевантаження графічного засобу зайвими інформаційними деталями.

Приклади вибору графічної моделі, залежно від мети передачі інформації

p align="justify"> Грамотність вибору графічного засобу подання інформації полягає в ефективності використання мети, яка лежить в основі передачі інформації. Залежно від мети передачі інформація поділяється так:

що?Це зовнішній та внутрішній вигляд об'єкта, його фізична будова (рисунок 7). Під об'єктом розуміється предмет, що має геометричну форму та розміри. Зовнішній вигляд - це властивості об'єкта з тими їх особливостями, які сприймаються візуально. При створенні реалістичнішого зображення зовнішнього вигляду найчастіше використовують різні види перспективи, світлотіні. Фон може опускатися для надання більшої виразності основним фізичним характеристикам;

Інформація, що відповідає на запитання як? коли?Це інформація, що стосується фізичного руху об'єкта (рисунок 9), логіки, відносини загального руху об'єкта та руху його частин, функціонування об'єкта як послідовного ряду взаємозалежних подій, а також інформація, що відображає систему (рисунок 8). Процес є рядом послідовних дій об'єкта. Графічними засобами ці дії дуже важко описати у їхній природній активній формі, тому вони відображаються у вигляді статичних елементів(Малюнок 10);

Інформація, що відповідає на запитання скільки?Це кількісна сторона поняття об'єкти, що стосується їх фізичних розмірів, тенденції зростання чи зменшення, співвідношення елементів із цілим. У

як графічні моделі найчастіше використовуються таблиці та різні види діаграм;

Інформація, що відповідає на запитання де?Це інформація про розташування об'єкта у просторі або стосовно інших об'єктів.

Малюнок 7. Графічне уявленняформи та структури об'єкта

Малюнок 8. Графічне уявлення системи «Рух»

Малюнок 9. Графічне представлення процесу

Малюнок 10. Графічне подання інформації «Система»

©2015-2019 сайт
Усі права належати їх авторам. Цей сайт не претендує на авторства, а надає безкоштовне використання.
Дата створення сторінки: 2016-04-11

Відтворює візуальні властивості будь-яких поверхонь або об'єктів. На відміну від малюнка, до текстури не застосовуються норми і вимоги композиції, оскільки текстура як така художнім твором перестав бути, хоча може іноді виступати домінантою в художньому творі.

Текстуру, околиці всіх точок якої візуально подібні один до одного, називають рівномірною текстурою (гомогенной текстурою).

Комп'ютерна графіка

У комп'ютерній графіці часто називають текстурами растрові. цифрові зображення, що містять текстури елементів.

Текстуру часто помилково називають тлом. Поняття фону відноситься до перспективного місця на зображенні, задньому плані. Текстура ж у цьому сенсі - це зображення, що візуально відображає сукупність властивостей поверхні будь-якого об'єкта - реального чи вигаданого.

Поняття «текстура» і «фактура» стосовно властивостей будь-якої поверхні використовуються синонімічно. Іноді словом "фактура" називають сукупність тактильних властивостей, а текстурою - сукупність візуальних властивостей. Однак за цифровим графічним зображеннямтаких властивостей закріпилося слово текстура.

Параметри

Розмір

Для цифрового художникакраще використовувати текстури великого розмірунавіть якщо результат його роботи за розміром менший, ніж самі текстури. Це з ефектом антиалиасинга , що виникає, якщо намагатися збільшувати текстурне зображення у графічному редакторі. При збільшенні з антиаліасинг утворюється розмитість зображення - результат роботи програмних алгоритмівобчислення та усереднення кольору - що може суттєво знизити якість текстури на зображенні, що створюється. На противагу цьому, при зменшенні великого зображеннятакі ефекти непомітні. Тому текстури великого розміру (high resolution) більш цінні як інструмент художника. Розмір текстур, так само, як і розміри звичайних растрових зображень, вимірюють у пікселях.

Тип

Загальноприйнятої класифікації текстур за типами немає, проте можна виділити деякі типи:

• За ефектами при замощенні: звичайні (або шовні) та безшовні текстури(англ. Seamless patterns). Безшовні текстури при зчленуванні утворюють видимого шва, тобто. порушення текстурного малюнка, тому ними можна безболісно замостити полотно як завгодно великого розміру. Безшовні текстури часто називають патернами, що є калькою з англ. pattern - візерунок. Наприклад, у растровому графічному редакторі Adobe Photoshop у багатьох останніх версіях є безшовні текстури для замощення полотна.

• За типом текстури (список неповний):
  • текстури природних об'єктів (дерев'яна кора, листя, небо тощо);
  • текстури поверхонь із різних матеріалів (дерев'яні, металеві, глиняні, кам'яні, паперові поверхні тощо);
  • текстури шуму, вітру, подряпин, вищербленості, інших ушкоджень;
  • абстрактні текстури, на яких не зображені об'єкти, але є більш-менш однорідне тло

Способи отримання

До способів отримання текстур належать:

• фотографування об'єкта, що містить текстуру, цифрову фотокамеру, з опціональною пост-обробкою у графічному редакторі;
• сканування об'єкта, що містить текстуру. Недолік цього в тому, що, при превалюючій поширеності сканерів планшетного типу, об'ємні елементи (наприклад, габаритний дерев'яний щит) відсканувати важко або неможливо;
• малювання текстури з нуля в графічному редакторі. Таким чином створюються, як правило, абстрактні текстури, яким немає аналога у навколишньому світі.