- •Предмет, цели и задачи компьютерной графики.
- •Исторические этапы развития компьютерной графики
- •Современные направления и виды компьютерной графики, типы изображений.
- •Устройства ввода
- •Мышь, трекбол, джойстик
- •Сенсорные панели
- •Устройства вывода (дисплеи), цветовые модели.
- •Аффинные преобразования (вращение).
- •Однородные координаты и матричное представление 2d-преобразований.
- •Системы координат в машинной графике.
- •Аффинные преобразования (перенос и масштабирование).
- •Матричное представление 3d-преобразований.
- •Проекции. Основные виды и их отличия.
- •Математический аппарат центральной перспективной проекции.
- •Проблема удаления невидимых линий и поверхностей. Обзор основных подходов и алгоритмов.
- •Удаление невидимых линий методом плавающего горизонта.
- •Алгоритм удаления невидимых поверхностей с использованием z-буфера.
- •Удаление невидимых линий на основе алгоритма Робертса.
- •Удаление невидимых поверхностей методом трассировки лучей.
- •Алгоритм удаления невидимых поверхностей Варнока.
- •Построчный алгоритм удаления невидимых поверхностей Уоткинса.
- •Алгоритмы списка приоритетов. Метод сортировки по глубине (Ньюэла – Ньюэла – Санча).
- •Алгоритм Вейлера – Азертона.
- •Алгоритм Галимберти – Монтанари.
- •Алгоритм генерации отрезков (симметричный цда).
- •Алгоритм генерации отрезков (простой цда).
- •Алгоритм Брезенхема для генерации отрезков.
- •Проблема растровой развертки окружностей.
- •Алгоритм Брезенхема для развертки окружностей.
- •Алгоритмы заливки областей на основе построчного сканирования.
- •Алгоритмы заливки областей на основе затравочного заполнения.
- •Основы фрактальной геометрии.
- •Алгоритмы отсечения. Постановка задачи.
- •Алгоритм отсечения Коэна-Сазерленда.
- •33.Синтез реалистических изображений. Расчет интенсивности при различных видах освещения.
- •Классификация источников освещения. Проблема расчета затухания интенсивности (радиальное, угловое).
- •Методы закраски Гуро и Фонга.
- •Моделирование глобального освещения методом трассировки лучей (прямая и обратная трассировки).
- •Распределенная трассировка лучей. Дефект алиайзинга и методы его устранения.
- •Методы оптимизации методов трассировки лучей. Основные характеристики и недостатки методов трассировки лучей.
- •Метод излучательности.
Устройства ввода
Основные виды:
Клавиатура – для ввода текста
Кнопки – функционально программируемые
Световое перо – для работы с векторным дисплеем
Планшеты – работа в точечном и непрерывном режиме
Градиентные – покрытие обладает сопротивлением, по координатным прямым пускают ток, координаты определяют по падению напряжения
Акустические – по периферии установлены многочисленные микрофоны, перо излучает микрозвуковые сигналы
Емкостные, магнитно-электронные и др.
Дигитайзер – для оцифровывания чертежей
Мышь, трекбол, джойстик
Сканер – введение растровой информации
Сенсорные панели
Средства обеспечения речевого диалога
Средства диалога для систем виртуальной реальности
Устройства вывода (дисплеи), цветовые модели.
Классификация:
1) По принципу изображения: векторные, растровые
2) По применяемой технологии: ж/к мониторы, плазменные панели
Векторный дисплей – изображение строится в виде совокупности отдельных и достаточно точно выдаваемых отрезков. Основная проблема: сравнительно короткое время свечения. Для такой генерации используется дисплейный файл (представляющий собой описание изображения) – набор команд дисплейного процессора, где наряду с командами позиционирования луча и построения отрезков обычно имеются команды построения символов, задания атрибутов. Дисплейный файл делится на линейные файлы и структурированные дисплейные файлы. Дисплейный процессор: задача дисплейного генератора – отклонения X, Y в луче электронной пушки; блок преобразований – геометрический процессор; дисплейный контроллер отвечает за связь с компьютером. Основные достоинства: векторное представление с высоким разрешением; динамическое представление геометрических преобразований в реальном масштабе времени; высокая интерактивность. Векторные дисплеи идеально подходят для САПРовский задач.
Растровый дисплей – точки образуют растр (матрицу), их подсвечивание осуществляется построчно с помощью системы развертки. Чаще всего для растровых графических устройств используется буфер кадров – это непрерывный участок памяти, причем эта память может находиться в общей ОП или память графической карты – битовая плоскость. Цвета и полутона могут быть введения в буфер кадров путем использования дополнительных битовых плоскостей, оптимальнее использовать вместо регистра таблицу цветов. Используется два типа развертки: прогрессивная (луч последовательно сканирует пиксели экрана, перескакивая на следующую строку в конце предыдущего) и чересстрочная (сканирование идет сначала только по нечетным, затем только по четным строчкам).
ЖК-дисплей – экран ЖДК (LCD) состоит из 2х стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые изменяют свои оптические свойства в зависимости от прилагающегося электрического сигнала. Нуждается в подсветке или внешнем освещении. Основной недостаток: малое быстродействие, зависимость яркости и контрастности от угла осмотра экрана. Для решения проблемы с быстродействием была предложена альтернативная матрица, в которой каждый пиксель снабжался независимо-управляемым тонкопленочным транзистором (TFT), отвечающим за освещение. Это уменьшает время отклика, но повышает стоимость. Сегодня используются технологии: TN+film (на мониторе есть дополнительный слой для увеличения угла обзора, но страдает цветопередача).
Дисплей на основе пламенных панелей (PDP) – принцип схож с неоновыми лампами. Большой угол обзора, выбор построения изображения, поточечная адресация, панель является абсолютно плоской, полностью лишена мерцания. Яркость-контраст лучше LCD. Основной недостаток: достаточно крупные пиксели, относительно малая скорость реакции, высокое потребление питания.
Назначение цветовой модели – дать средства описания цвета в пределах некоторой ограниченной цветовой палитры. Можно выделить три группы: перцептивные (например, LAB); аддитивные (основаны на сложении цветов, RGB – аппаратно-ориентированная модель); субтрактивные (основаны на вычислениях, CMYK).
