- •I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СОВРЕМЕННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
- •1.1. Философия развития средств визуализации
- •1.2. Понятия компьютерной графики
- •1.3. Основные направления современной компьютерной графики
- •Контроль знаний.
- •2.1. Устройства видеовывода
- •2.1.1. Видеоадаптеры
- •2.1.1.1. История видеосистем персональных компьютеров
- •2.1.1.2. Устройство видеоадаптера VGA
- •2.1.1.3. Видеоадаптеры SVGA
- •2.1.1.4. Современные тенденции конструирования видеоадаптеров
- •2.1.2. Мониторы
- •2.1.3.Принтеры
- •2.1.4. Плоттеры
- •2.2. Устройства ввода графической информации
- •2.2.1. Мышь в графических режимах
- •2.2.2. Тачпад и Трекпойнт
- •2.2.3. Дигитайзеры
- •2.2.4. Сканеры
- •Контроль знаний.
- •3.1. Основные определения
- •3.2. Особенности цветового зрения человека
- •3.3. Цветовые модели компьютерной графики
- •3.3.1. Аддитивные цветовые модели
- •3.3.2 Субтрактивные цветовые модели
- •3.3.3. Перцепционные цветовые модели. Модели CIE
- •Контроль знаний.
- •IV. РАСТРОВАЯ ГРАФИКА
- •4.1. Геометрические характеристики растра
- •4.2. Методы улучшения растровых изображений
- •4.2.1. Устранение ступенчатого эффекта – антиалиасинг (antialiasing)
- •4.2.2. Эмуляция оттенков цвета – дизеринг (dithering)
- •4.3. Алгоритмические основы растровой графики
- •4.3.1. Поиск оптимального алгоритма рисования прямой
- •4.3.2. Инкрементный алгоритм Брезенхема (Bresenham) для прямой
- •4.3.3. Алгоритмы рисования окружности
- •4.3.4. Заполнение многоугольников
- •4.3.4.1. Построчное заполнение
- •4.3.4.2. Сортировка методом распределяющего подсчета
- •4.3.5. Отсечение отрезков
- •4.3.5.1. Двумерный алгоритм Коэна-Сазерленда
- •4.3.6. Отсечение многоугольника
- •4.3.6.1. Алгоритм Сазерленда-Ходгмана
- •4.3.6.2. Алгоритм отсечения многоугольника Вейлера-Азертона
- •Контроль знаний.
- •5.1. Введение в векторную графику
- •5.2. Элементы (объекты) векторной графики. Объекты и их атрибуты
- •5.3. Цвет в векторной графике
- •5.4. Структура векторной иллюстрации
- •5.5. Применение векторной графики
- •5.6. Графические пакеты для работы с растровой графикой
- •Контроль знаний.
- •VI. ТРЁХМЕРНАЯ ГРАФИКА
- •6.1. Основные понятия трехмерной графики
- •6.3. Геометрическое моделирование
- •6.3.1. Элементы моделей
- •6.3.2. Методы построения моделей
- •6.4. Построение проекций пространственных образов
- •6.5. Алгоритмические основы трёхмерной графики
- •6.5.1. Преобразования координат
- •6.5.2. Параметрическое задание кривых на плоскости и в пространстве. Кривые Безье
- •6.5.3. Удаление невидимых частей изображения. Закрашивание граней
- •6.5.3.1 2D алгоритм Сазерленда-Кохена
- •6.5.3.2 3D алгоритм Робертса, алгоритм Варнока
- •6.6. Фракталы
- •Контроль знаний.
- •VII. ФОРМАТЫ ГРАФИЧЕСКИХ ФАЙЛОВ
- •7.1. Основные понятия
- •7.2. Растровые форматы файлов и алгоритмы сжатия
- •7.2.1. Формат PCX и групповое кодирование
- •7.2.2. Формат BMP
- •7.2.3.Формат TGA (Targa)
- •7.2.4. Формат GIF
- •7.2.5. Aлгоритм сжатия LZW для GIF
- •7.2.6. Формат JPEG и алгоритм сжатия с потерями
- •7.2.7. Формат RAW для профессионального использования
- •7.2.8. Формат FIF и фрактальное сжатие
- •Контроль знаний.
IV. РАСТРОВАЯ ГРАФИКА
Растровая графика – это прямоугольная матрица, состоящая из множества очень мелких неделимых точек (пикселей). Каждый такой пиксель может быть окрашен в какой-нибудь один .цветНапример, монитор, с разрешением 1024×768 пикселей имеет матрицу, содержащую 786432 пикселей, каждый из которых (в зависимости от глубины цвета) может иметь свой цвет. Так как пиксели имеют очень маленький размер, то такая мозаика сливается в единое целое и при хорошем качестве изображения(высокой разрешающей способности) человеческий глаз не видит "пикселизацию" изображения.
При увеличении растрового изображения происходит следующее. Компьютер, как бы "растягивает" изображение, таким образом, размер матрицы становится больше. Каким же цветом окрашивать новые пиксели? Компьютер вычисляет новые пиксели и окрашивает их в"средние" цвета между "старыми" пикселями. Растровую графику следует применять для изображений с фотографическим качеством, на котором присутствует множество цветовых переходов. Размер файла, хранящего растровое изображение зависит от двух факторов.
1)от размера изображения,
2)от глубины цвета изображения(чем больше цветов представлено на картинке, тем больше размер файла).
Отметим, что одной из разновидностей растровой графики– является так называемая, пиксельная графика. Из самого названия можно догадаться, что это рисование картинки по пикселям, т.е. элементарным неделимым точкам, которые могут принимать только один цвет. Основным достоинством такой графики является минимизация размера файла, хранящего пиксельный рисунок. Обычно пиксельная графика применяется для изготовления кнопок88×31, небольших баннеров и т.п.
4.1. Геометрические характеристики растра
Разрешающая способность. Она характеризует расстояние между сосед-
ними точками растрового изображения и измеряется обычноdpiв (dots per inch)11.
Растр лучше всего представить как результат работы принтера: для такого растра можно ввести понятие размера точки, формы точки (круглая, квадратная) и расстояния между точками.
11
Как известно, 1 дюйм = 2.54 см
54
Размер растра измеряется количеством пикселей по горизонтали и вертикали.
Оценка разрешающей способности. Глаз человека с нормальным зрением может различать объекты с угловым размером около одной минуты. Если расстояние до объекта равноR, то можно приблизительно оценить минимальный видимый размер ( dP ) как длину дуги dP = R ×a (рисунок 23).
Рисунок 23 – Определение видимого размера
Очевидно, что человек различает дискретность растра(шаг) также соответственно этому минимально различимому размеру, то есть отдельные точки, смещённые менее чем на dP , уже не воспринимаются смещёнными. Тогда разрешающая способность растра может быть оценена следующей величиной(
мм): dpi = 25.4 / dP .
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
Расстояние |
Размер |
Разрешающая |
Комментарии |
|
|
|
R, мм |
dP, мм |
способность, dpi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
500 |
0.14 |
181 |
Расстояние, на котором ре- |
|||
|
|
|
комендуется работать с мо- |
|
||
|
|
|
нитором. Для 0.25 мм зерна |
|
||
|
|
|
монитора их 100 dpi мало! |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
300 |
0.09 |
282 |
Расстояние, |
на |
котором |
|
|
|
|
просматриваются бумажные |
|
||
|
|
|
документы. |
Типичное 300 |
|
|
|
|
|
dpi принтеров здесь умест- |
|
||
|
|
|
но. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Связность – соседство двух пикселей в растровом изображении. Пиксели называют 4-связными, если они соседи на одной вертикали или горизонтали растра. Пиксели называют 8-связными, если они соседи на вертикали, горизонтали или диагоналях растра. Любые 4-связные пиксели всегда являются и8связными.
55