All posts by admin

Высокопроизводительные графические системы. Виды и обзор.Возможности графических систем. Работа с графикой требует точного определения и описания точек объектов, а значит проведения больших вычислений. Зависимость прямая. Так, для растровой картины — чем выше разрешение, тем более мелкие детали можно отобразить, тем больше должен быть объем памяти (оперативной особенно). Для векторной — чем больше векторов описывает рисунок, Читать далее

Графическая станция — это рабочая станция, представленная в лице мощного компьютера на основе специализированной фирменной архитектуры и высокопроизводительного RISC — процессора (нескольких процессоров), работающего под управлением одной из систем Unix (Windows NT), предназначенная для разработки и редактирования сложных графических изображений. Цена подобных систем зависит от конфигурации и колеблется от 4-5 тыс. $ и выше.

Применение базовых программных средств. Графические библиотеки. Авторские средства. Возможности и ограничения. Сфера применения. Работа с компьютерной графикой невозможна без соответствующего программного обеспечения (ПО). Программные средства, как набор универсальных и прикладных программ являются тем инструментом, что позволяет разработчику решать его задачи. Поскольку последние становятся все сложнее, справиться с ними возможно только применяя или адаптируя программный аппарат.

Для создания графических объектов необходимо иметь представления о применемых геометричеких методах, способах описания и визуализации. Поэтому рассмотрим те средства, которые позволяют сделать это.

Любое изображение на плоскости получается путем проектирования пучка прямых. Существует несколько способов проектирования. Наиболее употребительные на практике: параллельное и центральное. Принцип получения изображения заключается в нахождении точек пересечения проходящих через объект лучей ( их координат) с проективной плоскостью.

Платоновы тела — правильные выпуклые многогранники, все грани которых являются правильными многоугольниками (3 и более) многогранные углы которых при вершинах равны между собой. Существует 5 правильных многогранников (было доказано Евклидом). Данные о них приведены в таблице 1.

Метод цифрового дифференциального анализатора. Алгоритм Брезенхема для описания отрезка. Возможности и ограничения. Прежде всего определимся с понятием растра. Итак:

В качестве линии на растровой сетке выступает набор пикселов P1, P2, … Pn , где любые два Pi и Pi+1 — являются смежными. Поэтому наилучшее изображение линии будет для горизонтального, вертикального или наклонного (под ? 45°) расположения. В остальных случаях будет проявляться “эффект ступенчатости”. Выполнение построения линий для других углов требует вычислений (нахождения ?), и Читать далее

Заключается в решении дифференциального уравнения, описывающего процесс разложения отрезка в растр. Где x1, y1, x2, y2 — концы разлагаемого отрезка, а yi — начальное значение для очередного шага (вдоль отрезка). Т.е. получаем рекуррентное соотношение для последовательности значений y. В простом ЦДА — большее из приращений (Dx или Dy) выбирается в качестве единицы растра. Алгоритм следующий:

При построении растрового изображения отрезка всегда выбирается ближайший по вертикали пиксель. Алгоритм выбирает оптимальные растровые координаты для представления отрезка. Так если одна из координат в процессе работы изменяется на 1, то изменение другой может быть различным (0 или 1) и зависит от расстояния между действительным положением отрезка и ближайшими координатами сетки. Это расстояние называют ошибкой. Читать далее

Формирование растра. Растровая развертка в реальном времени. Методы группового и клеточного кодирования. Буфер кадра. Разложение в растр нелинейных фрагментов рассмотрим на примере окружности. Брезенхемом предложено одно из наиболее удачных решений. Процесс идет в два этапа: формирование сегмента и выполнение последовательных отражений для всего контура относительно заданных осей. Так, для октанта это прямая y = x, Читать далее

Преобразование, связанное с разложением растра изображения в шаблон дисплея называется — растровой разверткой. В отличие от дисплейного списка для векторного дисплея, который содержит информацию только об отрезках и литерах, в данном случае дисплейный список несет информацию о каждом пикселе. Эта информация организовывается и выводится со скоростью видеогенерации в порядке сканирования строк (сверху вниз и слева Читать далее

В основу метода положен принцип, утверждающий, что в изображении имеются достаточно большие однородные области, характеризующиеся одинаковой интенсивностью или цветом. При простейшем групповом кодировании определяется только интенсивность и количество последовательных пикселов этой интенсивности, находящиеся на текущей сканирующей строке. Кодируемые данные следует рассматривать группами по 2-м (4-м) значениям в виде схем:

Если в методе группового кодирования изображение рассматривалось, как линейная или одномерная совокупность пикселов, то при клеточном кодировании сделана попытка с помощью min информации представить целые области изображения, т.е. клетки.

Буфер кадра можно реализовать с помощью сдвиговых регистров. Сдвиговый регистр можно считать стеком FIFO (доступ в порядке очередности).

Растровая развертка сплошных областей. Заполнение и растровая развертка многоугольников. Алгоритм с упорядоченным списком ребер. Варианты. Алгоритмы заполнения с затравкой. Будем считать, что пиксел в растре или буфере кадра имеет координаты (x, y). Но цифровая память организована в виде линейного списка адресатов. Отсюда следует, что необходимо преобразовать координатные представления в линейные. Исходя из предположения, что начальный Читать далее

Попробуем использовать адресацию буфера кадра, в качестве дисплея на ЗЭЛТ. Предварительно буфер кадра очищается, либо устанавливается в фоновую интенсивность (или цвет). Вместо записи векторов прямо на экран дисплея для разложения в растр отрезка применим или алгоритм Брезенхема, или любой другой. Соответствующие пикселы будут записаны в буфер кадра. Когда процесс закончится (изображение помещено в буфер кадра), Читать далее

Многие замкнутые контуры — многоугольники. Если контур в виде кривой линии, то его аппроксимируют подходящим многоугольником (многоугольниками). Простейший метод заполнения многоугольника состоит в проверке на принадлежность его внутренней области каждого пикселя растра. Однако, поскольку большинство пикселов находится вне растра — то на процедуру уходит много времени. Ускорить процесс можно путем вычисления для многоугольника оболочки — Читать далее

Рассмотренный способ позволяет создать алгоритм, основанный на определении границ зон заполнения, которыми являются точки перечения ребер со сканирующими строками (Алгоритм с упорядоченным списком ребер). Схема следующая:

Особенность методов, использующих затравочное заполнение состоит в том, что нам известен (или мы задаем) хотя бы один пиксел внутри области заполнения. Область может быть либо внутренне (Рис.1) либо гранично-определенной (Рис.2). Для гранично-определенных областей ни один пиксел внутри не может иметь выделенное значение.

Ступенчатость (лестничный эффект) — искажение графического изображения, получаемое на графическом растровом дисплее при увеличении. Основная причина — использование дискретного устройства (изображение строится из отдельных пикселов) для создания непрерывных объектов (линии, ребра, поверхности).

Физический смысл состоит в следующем. Для сигнала изображения и ядра (функции свертки) определяется свертка сигнала, а результат испоьзуется для определения результирующих атрибутов пиксела. Математически это можно представить так: где — ядро или функция свертки; — свертываемая функция; — свертка и.

· Сплайн (spline) — геометрический элемент, представляющий собой непрерывную плавную кривую линию, проходящей через заданные точки по определенному аналитическому закону (уравнению или системе уравнений). Различают сплайны одномерные (т.е. сплайновые кривые) и двумерные (сплайновые поверхности). При построении первых используются кубические многочлены в уравнении, при построении поверхностей — бикубические многочлены.

Пусть на плоскости или в пространстве задан упорядоченный набор точек, определяемых векторами V0,V1, … , Vm (Рис.1). Ломаная V0,V1, …,Vm называется контрольной ломаной, порожденной массивом V={V0,V1, … ,Vm} (Рис.2). Кривая, определяемая массивом V, точки которого связаны векторным уравнением: , где и называется кривой Безье. Параметры определяют коэффициенты в разложении бинома Ньютона (число сочетаний из m Читать далее

Другой класс кривых, отличающихся от рассмотренных ранее тем, что содержит другие функциональные коэффициенты тех же кубических многочленов. Примечание! Функциональные коэффициенты в параметричеком уравнении неотрицательны, в сумме составляют 1, универсальны (не зависят от конкретного вида точек в заданной четверке).

Допустим построена кубическая В — сплайновая кривая. И существует необходимость, после визуального контроля, отредактировать ее, не изменяя исходного набора точек. Наиболее подходящим способом решения подобной задачи является введение новых числовых или функциональных параметров в уравнения кривых. Эту возможность предоставляют т.н. рациональные В — сплайны.

Рассмотрим реальную сцену (Рис.1) состоящую из источника света и ряда объектов. Свет, распространяясь от источника по прямым линиям может изменять свое направление. При этом, в зависимости от типа объекта через который проходят лучи, свет может преломиться, уйти внутрь или отразиться. Процесс идет непрерывно, пока часть в конце концов не попадет в глаз наблюдателя, формируя изображение Читать далее

Представление данных на мониторе ПК в графическом виде впервые реализовано в середине 50 – х гг. для больших ЭВМ, которые применялись для научных и военных исследований. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой частью подавляющего числа компьютерных систем особенно персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом de – facto т е присутствует всегда. Читать далее

В качестве устройства вывода данных дополнительных к монитору используют принтеры позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Основной метод – сканирование (технологический процесс, в рез которого создаётся графический образ бумажного документа). Существуют виды сканеров, но в основе их лежит один и тот же принцип. Документ освещается светом от спец источника, отраженный свет воспринимается светочувствительным элементом. Минимальный элемент изображения интерпретируется сканером как точка (цветная или серая – зависит от режима сканирования). Т. о. Читать далее