РефератыИнформатикаТеТеория компьютерной графики

Теория компьютерной графики

1 ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ


Самая важная функция компьютера – обработка информации. Особо можно выделить обработку информации, связанную с изображениями. Она разделяется на три основных направления: обработка изображений, распознавание изображений и компьютерная графика (КГ).


Обработка изображений
– это преобразование изображений, т.е. входными данными является изображение, и результат – тоже изображение, но преобразованное (например, повышение контраста, четкости изображения, коррекция цвета, сглаживание и т.д.). В качестве материала для обработки могут быть космические снимки, отсканированные изображения, инфракрасные изображения и т.п.


Для распознавания изображений
основная задача – получение описания изображенных объектов. Методы и алгоритмы распознавания разрабатывались, прежде всего, для обеспечения зрения роботов и для систем специального назначения. Но в последнее время компьютерные системы распознавания изображений все чаще используются и повседневной жизни человека, например, офисные системы распознавания текста, создание трехмерных моделей человека.


Задача КГ
– визуализация, т.е. создание изображения. Визуализация выполняется исходя из описания (модели) того, что нужно отображать. Существует много методов и алгоритмов визуализации, которые различаются между собой в зависимости от того, что и как отображать (например, отображение графика функции, диаграммы, карты или схемы или отображение реальной трехмерной сцены в играх, художественных и мультипликационных фильмах, в системах архитектурного проектирования).


Мы будем изучать основные алгоритмы КГ.


Итак, что такое КГ

?


- Это область деятельности, в которой компьютеры используются как для синтеза изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира


- Результат данной деятельности также называется компьютерной графикой


Области применения КГ:


- Графический интерфейс пользователя: основывается на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана;


- Спецэффекты, цифровая кинематография;


- Компьютерные игры;


- Цифровая фотография и цифровая обработка изображений


- Системы автоматизированного проектирования


Существует два класса КГ: двухмерная и трехмерная графика


Двухмерная (2
D
) компьютерная графика
- создание и обработка цифровых изображений, полученных, как правило, на основе двухмерных моделей (двухмерных геометрических примитивов, текста и цифровых изображений).


Применение:


- Типография


- Картография


- Технические чертежи


- Издательское дело


- Компьютерные игры


- Графический интерфейс пользователя


Программы для создания и обработки 2
D
-изображений и анимации:


- Adobe Photoshop


- Corel Draw


- Macromedia (в настоящее время, Adobe) Flash


- Adobe Illustrator


Что такое трехмерная (3
D
) графика?


- Статические и динамические компьютерные изображения, создаваемые при помощи компьютера, которые передают эффект трехмерности изображаемых объектов


- Процесс создания таких изображений


- Область изучения методик создания трехмерных изображений и связанные с ними технологии


Особенности трехмерной графики:


- Трёхмерное изображение отличается от плоского построением геометрической проекции трёхмерной модели сцены на экране компьютера или иного графического устройства с помощью специализированных программ


- При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция 4х-мерного фрактала)


Программы для создания и обработки 3


D
-графики:


- 3D Studio Max


- Maya


- Lightwave


- Poser


- Pov-Ray


Отличия от двухмерной графики


- Трехмерное представление геометрических данных хранится в памяти компьютера с целью получения в последствии набора двухмерных изображений


o Данный процесс может занимать как длительное время, так и происходить в реальном времени


- В современных графических программах эти различия постепенно стираются:


o 2D-приложения применяют алгоритмы трехмерной графики для достижения определенных эффектов, например качественного освещения


o 3D-приложения, напротив, применяют чисто 2D-технологии, например, для постобработки полученных изображений


Наиболее известны два способа визуализации: растровый
и векторный
.


Растровая
визуализация
основывается на представлении изображения на экране или бумаге в виде совокупности отдельных точек (пикселов). Растровая графика (растровая визуализация)
всегда оперирует с изображением, как с двухмерным массивом (матрицей) пикселей
(точек изображения).


Пиксель
(англ. Pixel
– PICture’SElement) - это мельчайшая единица изображения в растровой графике.


Представляет собой неделимый объект прямоугольной (квадратной) формы, обладающий определенным цветом, градацией серого или прозрачностью


От количества пикселей в изображении зависит его детализация


Вместе пикселы образуют растр
.


Достоинства:


- Растровые изображения позволяют воспроизвести практически любой рисунок вне зависимости от его сложности с высокой реалистичностью


- Высокая распространенность


Недостатки:


- Большой объем данных, необходимых для хранения информации об изображении в файле или при передаче по сети


- Потери качества изображения при его увеличении, вызванные дискретной природой изображения


Векторная
визуализация
основывается на формировании изображения на экране или бумаге рисованием линий (векторов) – прямых или кривых.


Векторная графика представляет изображение как набор геометрический примитивов (точек, линий, окружности, многоугольников и т.п.).


Каждый графический примитив имеет свой набор атрибутов (координаты, цвет и стиль линий и заливки).


Совокупность типов линий (графических примитивов), которые используются как базовые для векторной визуализации, зависит от определенного устройства вывода изображения.


Типичная последовательность действий при векторной визуализации для плоттера или векторного дисплея такова: переместить перо в начальную точку (для дисплея – отклонить пучок электронов); опустить перо (увеличить яркость луча); переместить перо в конечную точку; поднять перо (уменьшить яркость луча).


Достоинства


- Для описания геометрических объектов, как правило, требуется меньше данных, поэтому векторные изображения зачастую имеют меньший размер, нежели растровые


- Векторные изображения можно поворачивать, масштабировать и деформировать без потерь


Недостатки:
Не всякое изображение можно адекватно представить в виде набора примитивов, в частности – фотореалистичные изображения


Растровая визуализация ассоциируется с такими графическими устройствами, как дисплей, телевизор, принтер. А векторная используется в векторных дисплеях, плоттерах. Наиболее удобно, когда способ описания графического изображения соответствует способу визуализации. Иначе нужна конвертация. Например, изображение может храниться в растровом виде, а его необходимо вывести (визуализировать) на векторном устройстве. Для этого нужна предварительная векторизация
– преобразование из растрового в векторное описание. Или наоборот, описание изображения может быть в векторном виде, а нужно визуализировать на растровом устройстве – необходима растеризация
.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Теория компьютерной графики

Слов:902
Символов:8357
Размер:16.32 Кб.