А. И. Пугачев
ОСНОВЫ КомпьютернОЙ графикИ
Курс лекций
Самара
Самарский государственный технический университет
2011
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
Кафедра «Вычислительная техника»
А.И. ПугачЕв
Основы компьютерной графики
Курс лекций
Самара
Самарский государственный технический университет
2011
Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ
УДК 681.3
П 88
Пугачев а.И.
П 88 Основы компьютерной графики: курс лекций / А.И. Пугачев. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2011. – 104 с.: ил.
Изложены принципы описания объектов двумерной и трехмерной графики, даны теоретические основы их синтеза. Рассмотрены методики и алгоритмы визуализации различных классов геометрических объектов, способы выполнения над ними геометрических преобразований. Приведены рекомендации по структурной организации геометрических данных в компьютерных программах. В разделе трехмерной компьютерной графики изложены принципы моделирования распространения света, виды проецирования и другие аспекты построения реалистичных изображений трехмерных объектов.
Для студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника».
Рецензент: д-р техн. наук В.А. Митрошин
УДК 681.3
П 88
А.И. Пугачев, 2011
Самарский государственный технический университет, 2011
Введение
Компьютерная графика – область информатики, которая рассматривает геометрические объекты: их информационные модели, методы визуализации и анимации.
Геометрические объекты – это точки и линии на плоскости, плоские фигуры, а также пространственные линии, поверхности, трехмерные геометрические тела. Их информационные модели в первую очередь опираются на математические методы (аналитическая и проективная геометрия, векторная алгебра, теория множеств и др.). В соответствии с размерностью рассматриваемых объектов компьютерную графику делят на двумерную и трехмерную.
Цель визуализации – построение изображения объектов на экране монитора или другого графического устройства по их информационным моделям. Для разных классов геометрических объектов разработаны свои методы и алгоритмы визуализации. При этом разработчики стремятся достичь максимально высокого быстродействия этих алгоритмов. Высокая скорость построения изображений нужна для поддержания интерактивной работы с графическими приложениями. Она необходима и в компьютерной анимации, т.е. в моделировании движения или других видимых изменений объектов во времени.
Кроме синтеза и визуализации двумерных и трехмерных объектов предметом компьютерной графики также являются оцифровка готовых изображений, полученных в аналоговой форме (печатные, фото– и киноматериалы), а также различные виды обработки цифровых изображений [2]. Типичные операции обработки – трансформация изображений, цветовая коррекция, фильтрация, комбинирование нескольких изображений в одно и т.п. Разрабатываемые в компьютерной графике методы обработки изображений используются в самых разных областях: полиграфии, производстве видеопродукции, в системах распознавания образов.
Стоит также отметить, что по своему предмету к компьютерной графике близка компьютерная геометрия [4], основной целью которой является программное решение позиционных и метрических задач над геометрическими объектами.
Компьютерная графика как наука служит теоретической основой разработки графического программного обеспечения, а также различных графических устройств: мониторов, видеоадаптеров персональных компьютеров, сканеров, плоттеров и др. Все шире методы компьютерной графики используются в цифровой фото– и видеоаппаратуре, мобильных устройствах коммуникации.
Лекция 1. РАСТРОВЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ средства компьютерной графики