ALL

Разновидности машинной графики

•Трёхмерная графика (3D — от англ. three dimensions — «три измерения»)

оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

•В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном (часто выбирают треугольник).

•Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц:

•матрица поворота, матрица сдвига, матрица масштабирования

•Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного.

Применение КГ

•Компьютерная графика используется в самых различных приложениях, можно выделить например:

–деловую, иллюстративную, научную, конструкторскую графику , картографию, изобразительную графику.

•Пакет деловой графики - диалоговый (интерактивный) графический пакет, используемый для визуализации неграфических (табличных) данных.

•Пакет иллюстративной графики - интерактивный графический редактор, позволяющий создавать и модифицировать файлы-картинки.

•Объектами научной графики являются скалярные и векторные функции произвольной размерности, параметрически заданные кривые и поверхности, способы визуализации которых значительно шире возможностей пакетов деловой графики. Научная графика, используемая для демонстрации сложных процессов и явлений, является развитием иллюстративной графики с установлением связи между изображением и абстрактным математическим объектом.

•Пакеты изобразительной графики или компьютерной живописи являются развитием графических редакторов, в которые включены средства подбора

исмешения цветов, возможность возврата назад на любое число шагов, формирование фрактальных поверхностей и т.д.

Применение КГ

•Пакеты конструкторской графики являются существенной частью различных систем автоматизации проектирования (САПР). Для этих пакетов характерно четкое фиксирование множества абстрактных объектов, каждый из которых может быть визуализирован и с которыми пользователь может оперировать, используя диалоговые устройства.

•Благодаря этому, возможно: отделить описание объекта от его графического представления и с помощью этого разделения представлять один и тот же объект разными способами; хранить описание объекта в компактной форме; решать многочисленные неграфические задачи.

•Описание объекта, как правило, сводится в основном к его геометрической модели. Задачи, связанные с построением геометрических моделей различной размерности и их обработкой, являются задачами вычислительной геометрии.

•В общем случае, вычислительная геометрия является обобщением задач машинной графики в отличии от задач машинной графики (определение видимых и невидимых элементов, построение проекционных видов, разрезов и сечений, формирование реалистичных изображений).

Применение КГ

•Картографическая система по структуре и функциям аналогична ядру САПР, отличие заключается в статичности объектов и использовании негеометрических моделей. Например, реки описываются ребрами, а леса, озера - гранями плоских графов и т.д.

•Можно также добавить:

•Художественная и рекламная графика

•Компьютерная анимация

•Мультимедиа

•Таким образом, пакеты машинной графики можно разделить на две группы, независимо от их функционального назначения:

–иллюстративные системы, работающие только с изображениями;

–конструктивные системы, работающие как с описаниями объектов (геометрическими моделями), так и с изображениями этих объектов.

Введение

•В качестве геометрических данных, описывающих изображения, часто выступают многоугольники и ребра, однако многоугольник или ребро может быть представлен своими вершинами.

Т. е. фундаментальными строительными блоками для представления геометрических данных являются точки.

•Точки в зависимости размерности пространства можно представлять либо

как пары, либо как тройки чисел. Таким образом, (х1,у1) или (х1, у1, z1) – точка в 2хили 3хмерном пространстве.

•Две точки – отрезок , или ребро, а три или более точек — многоугольник.

•Точки, ребра, многоугольники накапливаются, или хранятся, в базе данных. Данные, из которых получают рисунок, редко совпадают с данными, служащими непосредственно для рисования.

•Текст. Символы образуются из совокупности различных кривых или определяются матрицей точек. Однако в основе представления символов по-прежнему лежат совокупности отрезков, точек и соответствующие им алгоритмы.

•Литеры могут генерироваться либо аппаратным, либо программно, в последнем случае с ними можно обращаться как с любой другой частью изображения.

Введение

,

• Возможные различные способы организации ,точек. В качестве иллюстрации рассмотрим ,единичный квадрат в первом квадранте. (рис.

1.1)

•Квадрат может быть представлен вершинами :

–Р1(0, 0), Р2(1, 0), Р3(1, 1),Р4(0, 1)

•Алгоритмическое описание :

–Соединить последовательно Р1Р2Р3Р4Р1.

•Квадрат также можно описать с помощью четырех ребер:

E P P		E P P			E P P			E P P
1	1 2	2	2	3	3	3	4	4	4 1

•Алгоритмическое описание таково:

Рис. 1.1. Описания данных изображения.

–Изобразить последовательно ребра Е1Е2Е3Е4

•И наконец, для описания единичного квадрата как многоугольника можно использовать либо точки, либо ребра.

•Например,

–S1= Р1Р2Р3Р4Р1 или Р1 Р4Р3 Р2Р1 или S1= Е1Е2Е3Е4

,	Введение
• ,	Построение кривых осуществляется обычно путем их аппроксимации
,	короткими отрезками.
,

•Выводимое изображение обычно формируется с помощью операций

–поворота,

–переноса,

–масштабирования

–и вычисления различных проекций данных.

•Как правило, эти основные преобразования выполняются с помощью матричных (4 х 4) операций над данными, представленными в однородных координатах, часто реализуются аппаратно.

•Прежде чем рисовать окончательный результат, можно добавить удаление невидимых линий или поверхностей, произвести закраску, учесть влияние прозрачности, нанести текстуру и воспроизвести цветовые эффекты.

•Если надо нарисовать часть изображения, представленного во всей базе данных, то применяют операцию, которая называется отсечением. Отсечение может быть двухили трехмерным. В некоторых случаях отсекающее окно или объем могут быть с дырами или иметь нерегулярную форму.

01. Описание графических объектов в машинной графике. Понятие о графических примитивах и их атрибутах.

•Графические примитивы.

•Итак. Любая картинка, чертеж или схема могут рассматриваться как совокупность графических примитивов: точек, линий, окружностей, дуг и др.

•Таким образом, для того чтобы на экране появилась нужная картинка, программа должна обеспечить вычерчивание (вывод) графических элементов – примитивов, составляющих эту картинку.

•Графические примитивы могут иметь ряд атрибутов

•– геометрические атрибуты – определяют форму графического объекта;

•– атрибуты представления (видимости, визуализации);

•– атрибуты идентификации – определяют как обеспечивается замыкание обратной связи человека с машиной;

Базовые графические примитивы.

•Полилиния – набор точек соединяющихся отрезками прямых.

•Точки характеризуются геометрическими атрибутами,

•а их соединения - атрибутами представления (визуализации, видимости), например, атрибуты визуализации для линии – пунктир, точечная, штриховая, замкнутая, разомкнутая, разного цвета, разной толщины.

•Контур замкнутый (разомкнутый) – может быть простым многоугольником. Если он состоит из кривых линий, то его можно аппроксимировать многоугольником или многоугольниками. Контур, в отличие от полилинии, может быть заполнен фигурами (штриховка, звездочки, элементы микросхем и т.д.) – характеризуется массивом точек которые соединяются либо отрезками либо дугами.

•Атрибут – набор точек.

Базовые графические примитивы.

•Матрица точек – прямоугольная область m x n каждая точка которой характеризуется своим цветом. Эта область всегда ограничена границам экрана.

•Атрибут – m x n точек и координаты привязки. Значения m x n могут меняться только в сторону увеличения масштаба, иначе мы можем потерять часть информации

•Маркеры – специальные значки позволяющие отмечать отдельные координаты графических элементов:

•Атрибут 1– координаты,

•Атрибут 2 – вид маркера.

•Текстовая строка характеризуется:

•- геометрическим атрибутом – точка привязки.

•- атрибутом видимости – стиль текста, тип, наклон, привязка текста к точке привязки (по началу или по концу строки), сжатие (растяжение).