- •Е. А. Снижко компьютерная геометрия и графика
- •Лекция 1 Введение в компьютерную графику Основные направления компьютерной графики
- •Деловая графика
- •Лекция 2 Виды компьютерной графики. Программные средства компьютерной графики Виды компьютерной графики
- •Классы программ для работы с растровой графикой
- •Средства создания и обработки векторных изображений
- •Связь между размером иллюстрации (в пикселах) и размером отпечатка (в мм) при разных разрешениях отпечатка
- •Понятие растра
- •Методы растрирования
- •О сновы теории цвета
- •Лекция 4 Цветовые модели и палитры. Цветовые профили Аддитивная цветовая модель rgb
- •Субтрактивная цветовая модель cmyk
- •Преобразование между моделями rgb и cmyk
- •Цветовая модель hsv
- •Другие цветовые модели
- •Цветовые профили
- •Лекция 5 Кодирование цвета. Палитра Кодирование цвета
- •Индексные палитры
- •Фиксированная палитра
- •Безопасная палитра
- •Лекция 6 Визуализация изображений. Основные понятия
- •Основные геометрические характеристики растра
- •Методы улучшения растровых изображений: антиэлайзинг и дизеринг
- •Лекция 7 Геометрическое моделирование. Системы координат. Аффинные преобразования Основные понятия геометрического моделирования
- •Системы координат
- •Аффинные преобразования
- •Л екция 8 Геометрические модели плоских объектов Основные понятия
- •Способы описания (модели) прямой линии
- •Взаимное расположение графических элементов на плоскости
- •Уравнения пучка прямых и биссектрисы угла
- •Лекция 9 Кривые 2-го порядка. Сплайны. Кривые Безье Кривые второго порядка
- •Сплайны. Кривые Безье
- •Тесты ориентации точки относительно полигона
- •Лекция 11 Базовые растровые алгоритмы Алгоритмы вывода прямой линии
- •Инкрементные алгоритмы
- •Алгоритм вывода окружности
- •Алгоритм вывода эллипса
- •Лекция 12 Алгоритмы закрашивания Задача графического вывода фигур
- •Алгоритмы закрашивания
- •Алгоритмы заполнения, использующие математическое описание контура
- •Лекция 13 Фрактальные алгоритмы Понятие фрактала
- •Алгоритмические фракталы
- •Геометрические фракталы
- •Площадные фракталы
- •Фракталы на основе метода ifs
- •Применение методов фрактальной графики
- •Лекция 14 Методы и алгоритмы трехмерной графики. Модели описания поверхностей
- •Аналитическая модель поверхности
- •Векторная полигональная модель
- •Воксельная модель
- •Равномерная сетка
- •Неравномерная сетка. Изолинии
- •Моделирование объектов в системах кг
- •Лекция 15 Визуализация трехмерных изображений Проецирование трехмерных объектов на картинную плоскость
- •Уровни визуализации
- •Каркасная визуализация
- •Показ с удалением невидимых точек. Классификация методов
- •Лекция 16 Методы Гуро и Фонга для закрашивания поверхностей. Методы прямой и обратной трассировки лучей Закрашивание поверхностей
- •Метод Гуро
- •Метод Фонга
- •Методы трассировки лучей
- •Лекция 17 Формирование изображений средствами современных видеосистем. Графические интерфейсы и стандарты программирования графики Принципы формирования изображения на экране
- •Вертикальная развертка и двойная буферизация
- •Архитектура современных видеосистем
- •Современные стандарты и интерфейсы программирования компьютерной графики
- •Наиболее распространенные форматы графических файлов
- •Тексты программ для построения фрактальных изображений Программа для построения фрактала Мандельброта
- •Программа для построения фрактала Джулиа
- •Программа для построения фрактала Кох
- •Программа для построения ветки папоротника
- •Программа построения треугольника Серпинского
- •Библиографический список
- •Компьютерная геометрия и графика
- •190005, С.-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1
Е. А. Снижко компьютерная геометрия и графика
Министерство образования и науки Российской Федерации
Балтийский государственный технический университет "Военмех"
Институт систем управления и управляющих систем
Кафедра информационных систем и компьютерных технологий
Е. А. СНИЖКО
КОМПЬЮТЕРНАЯ
ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА
Конспект лекций
Санкт-Петербург
2005
УДК 681.3.06 (075)
С 53
Снижко, Е.А.
С 53
Компьютерная
геометрия и графика: Конспект
лекций / Е.А. Снижко; Балт. гос.
техн. ун-т. – СПб., 2005.
– 132 с.
В конспекте лекций,
соответствующем одноименному курсу,
освещаются основные направления и
задачи компьютерной графики, методы
и средства ее создания. Рассматриваются
базовые понятия растровой, векторной
и фрактальной графики, приводится
необходимый математический аппарат,
анализируются основные алгоритмы
визуализации двумерных и трехмерных
объектов.
Для студентов
инженерных специальностей.
УДК 681.3.06 (075)
Р е ц е н з е н т д-р пед. наук, проф. каф. информатики и ВТ Тульского гос. пед. ун-та А.Р. Есаян
Утверждено
редакционно-издательским
советом университета
© Е.А. Снижко, 2005
© БГТУ, 2005
П р е д и с л о в и е
В сфере компьютерной графики (КГ) существуют три основных направления: визуализация, обработка и распознавание изображений. Каждое из них направлений требует своего программного обеспечения и определенных профессиональных навыков. Кроме того, специфика профессиональной области определяет круг задач, связанных с компьютерной графикой, а также объем и глубину знаний, необходимых для их решения.
Предлагаемый конспект лекций, соответствующий программе одноименного курса, содержит материал, необходимый для знакомства с основными задачами и проблемами в сфере обработки графической информации.
В пособии описывается математический аппарат и основанные на нем методы геометрического моделирования, приводятся наиболее известные алгоритмы для решения различных задач визуализации и обработки изображений.
При описании алгоритмов и методов анализируются их особенности и ограничения, что позволяет студенту самостоятельно выбрать тот или иной метод для решения конкретной задачи. Лекции содержат описание алгоритмов в формально-словесной форме, что дает возможность при выполнении лабораторных работ по своему усмотрению выбрать язык для реализации указанных алгоритмов.
Пособие построено таким образом, что фрагменты его могут быть использованы и при изучении других дисциплин в рамках курса информатики.
Первые шесть лекций содержат основные понятия компьютерной графики, обзор программных средств, дают представление о методах кодирования цвета, цветовых моделях и палитрах. Следующий блок курса – лекции 7 - 10 – посвящен методам геометрического моделирования и содержит описание математических моделей для визуализации и анализа изображений. Лекции 11 - 13 включают описание основных алгоритмов визуализации, таких как базовые растровые алгоритмы, алгоритмы закрашивания, методы формирования фрактальных изображений. Материал лекций 14 - 16 отражает приемы геометрического моделирования и основные алгоритмы визуализации трехмерных объектов. В последней лекции курса приводятся необходимые сведения об аппаратных средствах обработки графической информации, дается обзор популярных в настоящее время стандартов и систем программирования компьютерной графики.
Приложения к конспекту лекций содержат описание наиболее распространенных форматов графических файлов, примеры программ для генерации фрактальных изображений.
В тексте пособия можно встретить сокращения, используемые без расшифровки: КГ – компьютерная графика; ГМ – геометрическое моделирование; СК – система координат; ПС – программное средство. Остальные аббревиатуры вводятся и комментируются непосредственно в тексте.