6. Компьютерная графика

1. Основные понятия компьютерной графики

Графическое выполнение чертежей и других видов документа­ции составляет значительную часть трудозатрат проектировщика и дизайнера. Повышение производительности труда проектировщиков и дизайнеров, освобождение их от однообразной работы могут быть достигнуты путем автоматизации графических работ.

Технология компьютерной графики может быть определена как совокупность техничес­ких, программных, языковых средств и методов для создания зрительных образов на экране монитора или на бумаге.

Процесс работы проектировщика или дизайнера над графическим проектом можно представить в виде схемы.

Центральным элементом схемы является цифровая (информационная) модель объекта (ЦМО), под которой понимается совокупность структурированных данных, отражающих сущность моделируемого объекта и явления, и операций, с помощью которых пользователь компьютера может изучать модель и вносить в нее изменения. Замена реального объекта или явления его цифровой моделью позволяет автоматизировать работу с объектом и его моделью с помощью программ. В процессе работы над моделью к ней добавляются новые или удаляются ненужные элементы, а также производится изменение параметров, входящих в модель элементов. Эти действия пользователь выполняет с помощью графической программы. Перечисленные выше операции над ЦМО называются операциями редактирования.

Часто работа над проектом начинается не с нуля, а с некоторого исходного материала, в качестве которого может служить сканированное изображение или клипарт. Под клипартом понимается ранее подготовленная цифровая модель, соответствующая отдельным фрагментам изображения.

Обычно клипарты хранятся в виде библиотек - структурированных наборов информационных моделей, в которых возможен автоматизированный поиск.

Для контроля состояния модели в процессе работы после выполнения каждой операции редактирования выполняется вывод на экран контрольного изображения. Эта операция состоит в преобразовании данных модели в графическое представление в виде точечного изображения, которое выводится на экран.

В компьютерной графике изображения делятся на контурные, тоновые и цветные.

В основе контурных лежит линия (рисунок, чертеж), в основе тоно­вых и цветных – поверхности, пятна.

Для выполнения графически работ необходимо соответствующее техническое и программное обеспечение. Техническое обеспечение состоит из компьютеров и устройств ввода и вывода. В качестве компьютеров могут использоваться как обычные ПК, так и специальные профессиональные графические станции, обладающие повышенными характеристиками.

Большинство устройств ввода графической информации предназначено для ввода рисунков и чертежей.

Основные устройства ввода графической информации: световое перо, планшет, «мышь», рычаг, шар, сканирующая система. Все эти устройства, кроме сканирующих, предназначены для ручного ввода контурной информа­ции. Они позволяют создавать рисунки непосредственно на экране дисплея и одновременно вводить их в компьютер.

Автоматизированный ввод графической информации можно выполнить с помощью сканера. Сканер представляет собой устройство, предназначенное для преобразования изображения на традиционном носителе (бумага, пленка) в цифровую модель, с которой можно работать с помощью графической программы. Подобное преобразование называется сканированием.

Такое преобразование осуществляется сканером с помощью механического перемещения сенсорной (чувствующей) линейки относительно изображения с соответствующей подсветкой. К сканерам можно также отнести цифровые фотокамеры и устройства видеозахвата.

Существуют сканеры, позволяющие строить трехмерную модель сканируемого объекта, однако стоимость таких сканеров высока.

Для контроля состояния модели в процессе работы после выполнения каждой операции редактирования выполняется вывод на экран контрольного изображения. Эта операция состоит в преобразовании данных цифровой модели в графическое представление в виде точечного изображения, которое и выводится на экран. Для отображения графической информации на экране служат графичес­кие дисплеи.

В процессе работы над цифровой моделью она представлена в оперативной памяти компьютера. Чтобы в промежутках между сеансами работы с моделью результаты этой работы не терялись, модель можно сохранить в виде файла на накопителе.

Под сохранением понимается процедура преобразования внутреннего представления цифровой модели в размещенный на накопителе файл определенного формата. Как правило, программы компьютерной графики используют для сохранения цифровых моделей собственные, специфические именно для этих программ форматы файлов. Вместе с тем большинство программ способно импортировать и экспортировать цифровые модели.

Под экспортом понимается сохранение графической программой цифровой модели или ее части в файле формата, отличающегося от обычного формата файла этой программы. Импортом называется считывание графической программой файла формата, отличающегося от обычного формата этой программы, и преобразование содержащихся в нем данных в собственный формат представления цифровой модели.

В анимационных проектах и проектах с применением средств трехмерного моделирования окончательная визуализация цифровой модели осуществляется путем рендеринга. Рендерингом называется процедура построения цифровой модели точечного двухмерного изображения или последовательности двухмерных изображений (анимации) по цифровой модели, не являющейся чисто пиксельной.

Заключительным этапом работы над графическим проектом является вывод на печать. Выводом на печать называется процесс преобразования цифровой модели в изображение на твердом носителе (бумаге, пленке и т. д.).

Для получения изображения на бумаге применяются графопостроителями или плоттеры.