Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Комп'ютерна графіка



План:


Введення

Комп'ютерна графіка (також машинна графіка) - область діяльності, в якій комп'ютери використовуються як інструмент для синтезу (створення) зображень, так і для обробки візуальної інформації, отриманої з реального світу. Також комп'ютерною графікою називають результат такої діяльності.


1. Історія

Перші обчислювальні машини не мали окремих засобів для роботи з графікою, проте вже використовувалися для отримання і обробки зображень. Програмуючи пам'ять перших електронних машин, побудовану на основі матриці ламп, можна було отримувати узори.

В 1961 програміст С. Рассел очолив проект по створенню першої комп'ютерної гри з графікою. Створення гри ("Космічні війни") зайняло близько 200 людино-годин. Гра була створена на машині PDP-1.

В 1963 американський учений Айвен Сазерленд створив програмно-апаратний комплекс Sketchpad, який дозволяв малювати крапки, лінії та кола на трубці цифровим пером. Підтримувалися базові дії з примітивами: переміщення, копіювання та ін По суті, це був перший векторний редактор, реалізований на комп'ютері. Також програму можна назвати першим графічним інтерфейсом, причому вона була такою ще до появи самого терміна.

У середині 1960-х рр.. з'явилися розробки в промислових додатках комп'ютерної графіки. Так, під керівництвом Т. Мофетта і Н. Тейлора фірма Itek розробила цифрову електронну креслярську машину. В 1964 General Motors представила систему автоматизованого проектування DAC-1, розроблену спільно з IBM.

В 1968 групою під керівництвом Н. Н. Константинова була створена комп'ютерна математична модель руху кішки. Машина БЕСМ-4, виконуючи написану програму рішення диференціальних рівнянь, малювала мультфільм "Кішечка" [1], який для свого часу був проривом. Для візуалізації використовувався алфавітно-цифровий принтер.

Істотний прогрес комп'ютерна графіка зазнала з появою можливості запам'ятовувати зображення і виводити їх на комп'ютерному дисплеї, електронно-променевої трубки.


2. Поточний стан

2.1. Основні області застосування

Розробки в області комп'ютерної графіки спочатку рухалися лише академічним інтересом і йшли в наукових установах. Поступово комп'ютерна графіка міцно увійшла до повсякденного життя, стало можливим вести комерційно успішні проекти в цій галузі. До основних сфер застосування технологій комп'ютерної графіки відносяться:


2.2. Наукова робота

Комп'ютерна графіка є також однією з областей наукової діяльності. В області комп'ютерної графіки захищаються дисертації, а також проводяться різні конференції:

На факультеті МГУ ВМиК існує лабораторія комп'ютерної графіки.


3. Технічна сторона

За способами завдання зображень графіком можна розділити на категорії:

3.1. Двовимірна графіка (2D)

Двовимірна (2D - від англ. two dimensions - "Два виміри") комп'ютерна графіка класифікується за типом представлення графічної інформації, і наступними з нього алгоритмами обробки зображень. Зазвичай комп'ютерну графіку розділяють на векторну і растрову, хоча обособляют ще й фрактальний тип представлення зображень.

3.1.1. Векторна графіка

Приклад векторного малюнка

Векторна графіка представляє зображення як набір геометричних примітивів. Звичайно як них вибираються точки, прямі, кола, прямокутники, а також як загальний випадок, сплайни деякого порядку. Об'єктам присвоюються деякі атрибути, наприклад, товщина ліній, колір заповнення. Малюнок зберігається як набір координат, векторів і інших чисел, що характеризують набір примітивів. При відтворенні об'єктів, що перекриваються має значення їх порядок.

Зображення у векторному форматі дає простір для редагування. Зображення може без втрат масштабуватися, повертатися, деформуватися, також імітація тривимірності у векторній графіці простіше, ніж в растровій. Справа в тому, що кожне таке перетворення фактично виконується так: старе зображення (або фрагмент) стирається, і замість нього будується нове. Математичний опис векторного малюнка залишається тим самим, змінюються тільки значення деяких змінних, наприклад, коефіцієнтів. При перетворенні растрової картинки початковими даними є тільки опис набору пікселів, тому виникає проблема заміни меншого числа пікселів на більше (при збільшенні), або більшого на менше (при зменшенні). Найпростішим способом є заміна одного пікселя декількома того ж кольору (метод копіювання найближчого пікселя: Nearest Neighbour). Більш досконалі методи використовують алгоритми інтерполяції, при яких нові пікселі отримують деякий колір, код якого обчислюється на основі кодів квітів сусідніх пікселів. Подібним чином виконується масштабування в програмі Adobe Photoshop ( билинейная і Бікубіческая інтерполяція).

Разом з тим, не всяке зображення можна представити як набір з примітивів. Такий спосіб представлення хороший для схем, використовується для масштабованих шрифтів, ділової графіки, дуже широко використовується для створення мультфільмів і просто роликів різного змісту.


3.1.2. Растрова графіка

Приклад растрового малюнка

Растрова графіка завжди оперує двовимірним масивом (матрицею) пікселів. Кожному пікселю зіставляється значення - яскравості, кольору, прозорості - або комбінація цих значень. Растровий образ має деяке число рядків і стовпців.

Без особливих втрат растрові зображення можна тільки лише зменшувати, хоча деякі деталі зображення тоді зникнуть назавжди, що інакше у векторному уявленні. Збільшення ж растрових зображень обертається "красивим" видом на збільшені квадрати того чи іншого кольору, які раніше були пікселями.

У растровому вигляді уявно будь-яке зображення, однак цей спосіб зберігання має свої недоліки: більший обсяг пам'яті, необхідний для роботи із зображеннями, втрати при редагуванні.


3.1.3. Фрактальна графіка

Фрактальное дерево

Фрактал - об'єкт, окремі елементи якого успадковують властивості батьківських структур. Оскільки більш детальний опис елементів меншого масштабу відбувається по простому алгоритму, описати такий об'єкт можна всього лише декількома математичними рівняннями.

Фрактали дозволяють описувати цілі класи зображень, для детального опису яких потрібно відносно мало пам'яті. З іншого боку, фрактали слабо застосовні до зображень поза цими класів.


3.2. Тривимірна графіка (3D)

Тривимірна графіка (3D - від англ. three dimensions - "Три виміри") оперує з об'єктами в тривимірному просторі. Зазвичай результати становлять собою плоску картинку, проекцію. Тривимірна комп'ютерна графіка широко використовується в кіно, комп'ютерних іграх.

У тривимірної комп'ютерної графіки всі об'єкти зазвичай представляються як набір поверхонь або часток. Мінімальну поверхню називають полігоном. Як полігону зазвичай вибирають трикутники.

Всіма візуальними перетвореннями в 3D-графіці управляють матриці в лінійної алгебри). У комп'ютерній графіці використовується три види матриць:

Будь полігон можна представити у вигляді набору з координат його вершин. Так, у трикутника буде 3 вершини. Координати кожної вершини являють собою вектор (x, y, z). Помноживши вектор на відповідну матрицю, ми отримаємо новий вектор. Зробивши таке перетворення з усіма вершинами полігону, отримаємо новий полігон, а перетворивши все полігони, отримаємо новий об'єкт, повернений / зрушений / масштабованих щодо початкового.

Щорічно проходять конкурси тривимірної графіки, такі як Magick next-gen або Dominance War.


3.3. CGI графіка

3.4. Подання квітів у комп'ютері

Система передачі кольору RGB

Для передачі та зберігання кольору в комп'ютерній графіці використовуються різні форми його подання. У загальному випадку колір представляє собою набір чисел, координат в деякій колірній системі.

Стандартні способи зберігання і обробки кольору в комп'ютері обумовлені властивостями людського зору. Найбільш поширені системи RGB для дисплеїв і CMYK для роботи в друкарському справі.

Іноді використовується система з більшим, ніж три, числом компонент. Кодується спектр відбиття або випускання джерела, що дозволяє більш точно описати фізичні властивості кольору. Такі схеми використовуються в фотореалістичному тривимірному рендеринге.


3.5. Реальна сторона графіки

Будь-яке зображення на моніторі, в силу його площині, стає растровим, так як монітор це матриця, він складається із стовпців і рядків. Тривимірна графіка існує лише в нашій уяві, так як те, що ми бачимо на моніторі - це проекція тривимірної фігури, а вже створюємо простір ми самі. Таким чином, візуалізація графіки буває тільки растрова і векторна, а спосіб візуалізації це тільки растр (набір пікселів), а від кількості цих крапок залежить спосіб завдання зображення.


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Дозвіл (комп'ютерна графіка)
Градієнт (комп'ютерна графіка)
Спрайт (комп'ютерна графіка)
Плазма (комп'ютерна графіка)
Комп'ютерна інженерія
Комп'ютерна миша
Комп'ютерна мережа
Комп'ютерна анімація
Комп'ютерна лінгвістика
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru