- •Федеральное агентство по образованию
- •Глава 3. Растровая графика. Базовые растровые алгоритмы 37
- •Глава 4. Векторная графика 77
- •Глава 5. Фрактальная графика 90
- •Глава 6. Цветовые модели компьютерной графики 95
- •Глава 7. Методы и алгоритмы построения сложных трехмерных объектов 128
- •Глава 8. Реалистическое представление сцен 146
- •Глава 9. Архитектуры графических систем 172
- •Глава 10. Стандартизация в компьютерной графике 180
- •Глава 11. Форматы графических файлов 196
- •Глава 12. Технические средства кг (оборудование кг) 214
- •Глава 1. Основные понятия
- •1.1 Разновидности компьютерной графики
- •Полиграфия
- •Мультимедиа
- •Сапр и деловая графика
- •Геоинформационные системы (гис)
- •1.2. Принципы организации графических программ
- •Растровые программы
- •Векторные программы
- •Фрактальные программы
- •Глава 2. Координаты и преобразования
- •2.1 Координатный метод
- •2.1.1. Преобразование координат
- •Простейшие двумерные преобразования
- •Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований
- •Композиция двумерных преобразований
- •Матричное представление трехмерных преобразований
- •Композиция трехмерных преобразований
- •Преобразование объектов
- •Преобразование как изменение систем координат
- •2.1.2 Аффинные преобразования на плоскости
- •2.2 Проекции
- •2.2.1 Мировые и экранные координаты
- •2.2.2 Основные типы проекций
- •При повороте на угол β относительно оси у (ординат), на угол α вокруг оси х (абсцисс) и последующем проектировании осиZ (аппликат) возникает матрица
- •Глава 3. Растровая графика. Базовые растровые алгоритмы
- •3.1 Растровые изображения и их основные характеристики
- •3.2 Вывод изображений на растровые устройства
- •3.3 Методы улучшения растровых изображений
- •3.21. Диагональное расположение ячеек 5x5
- •3.22. Диагональные структуры: а - сдвиг строк ячеек, б - ячейки другого типа
- •3.24. Набор чм-ячеек 5x5
- •3.4. Базовые растровые алгоритмы Алгоритмы вывода прямой линии
- •Инкрементные алгоритмы
- •Кривая Безье
- •Алгоритмы вывода фигур
- •Алгоритмы закрашивания
- •Стиль заполнения
- •3.5 Инструменты растровых графических пакетов
- •Инструменты выделения. Каналы и маски
- •Выделение
- •Инструменты выделения и маскирования
- •Гистограммы
- •Тоновая коррекция изображения
- •Уровни (Levels)
- •Цветовая коррекция и цветовой баланс
- •Фильтры (Plug-ins) и спецэффекты (Effects)
- •3.6 Преимущества и недостатки растровой графики
- •Глава 4. Векторная графика
- •4.1 Средства создания векторных изображений
- •4.2 Сравнение механизмов формирования изображений в растровой и векторной графике
- •4.3 Структура векторной иллюстрации
- •4.4 Математические основы векторной графики
- •4.5. Элементы (объекты) векторной графики
- •4.6. Достоинства и недостатки векторной графики
- •Глава 5. Фрактальная графика
- •5.1 Математика фракталов. Алгоритмы фрактального сжатия изображений
- •5.2 Обзор основных фрактальных программ
- •Глава 6. Цветовые модели компьютерной графики
- •6.1 Элементы цвета
- •6.1.1 Свет и цвет
- •6.1.2 Физическая природа света и цвета
- •6.1.3 Излученный и отраженный свет
- •6.1.4 Яркостная и цветовая информация
- •6.1.5 Цвет и окраска
- •6.2 Характеристики источника света
- •Стандартные источники
- •6.2.2 Особенности восприятия цвета человеком
- •Колбочки и палочки
- •Спектральная чувствительность глаза к яркости
- •Спектральная чувствительность наблюдателя
- •6.3 Цветовой и динамический диапазоны
- •6.4 Типы цветовых моделей
- •6.4.1 Аддитивные цветовые модели
- •Почему rgb-модель нравится компьютеру?
- •Ограничения rgb-модели
- •SRgb — стандартизированный вариант rgb-цветового пространства
- •6.4.2 Субтрактивные цветовые модели
- •Цветовая модель cmy
- •Ограничения модели cmyk
- •Возможности расширения цветового охвата cmyk
- •6.4.3 Перцепционные цветовые модели
- •Достоинства и ограничения hsb-модели
- •6.4.4 Системы соответствия цветов и палитры
- •Системы соответствия цветов
- •Назначение эталона
- •Кодирование цвета. Палитра
- •Глава 7. Методы и алгоритмы построения сложных трехмерных объектов
- •7.1 Модели описания поверхностей
- •7.1.1. Аналитическая модель
- •7.1.2 Векторная полигональная модель
- •7.1.3 Воксельная модель
- •7.1.4 Равномерная сетка
- •7.1.5 Неравномерная сетка. Изолинии
- •7.2. Визуализация трехмерных объектов
- •7.2.1 Каркасная визуализация
- •7.2.2 Показ с удалением невидимых точек
- •Глава 8. Реалистическое представление сцен
- •8.1 Закрашивание поверхностей
- •8.1.1 Модели отражения света
- •8.1.2 Вычисление нормалей и углов отражения
- •8.2 Метод Гуро
- •8.3 Метод Фонга
- •8.4. Имитация микрорельефа
- •8.5 Трассировка лучей
- •8.6 Анимация
- •Глава 9. Архитектуры графических систем
- •9.1 Суперстанции
- •9.2 Компоненты растровых дисплейных систем
- •9.3 Подходы к проектированию графических систем
- •9.4 Графические системы на базе сопроцессора i82786
- •9.5 Графические системы из набора сверх больших интегральных схем (сбис)
- •9.6 Растровый графический процессор dp-8500
- •9.7 Графические системы на универсальном процессоре
- •9.8 Высокоскоростные графические системы
- •9.9 Рабочие (супер)станции с использованием универсального вычислителя
- •Глава 10. Стандартизация в компьютерной графике
- •10.2 Международная деятельность по стандартизации в машинной графике
- •Деятельность iso, iec по стандартизации в машинной графике
- •10.3 Классификация стандартов
- •10.4 Графические протоколы
- •10.4.1 Аппаратно-зависимые графические протоколы
- •Протокол tektronix
- •Протокол regis
- •Протокол hp-gl
- •10.4.2 Языки описания страниц
- •Язык PostScript
- •Язык pcl
- •10.4.3 Аппаратно-независимые графические протоколы
- •10.4.4 Проблемно-ориентированные протоколы
- •Глава 11. Форматы графических файлов
- •11.1 Векторные форматы
- •11.2 Растровые форматы
- •11.3 Методы сжатия графических данных
- •11.4 Преобразование файлов из одного формата в другой
- •Преобразование файлов из растрового формата в векторный
- •Преобразование файлов одного векторного формата в другой
- •Глава 12. Технические средства кг (оборудование кг)
- •12.1 Видеоадаптеры
- •12.2 Манипуляторы
- •Дигитайзер
- •12.3 Оборудование мультимедиа
- •12.4 Мониторы
- •Характеристики мониторов
- •Аналоговые мониторы
- •Жидкокристаллические дисплеи
- •Газоплазменные мониторы
- •Видеокарта
- •Функции графического ускорителя
- •Выбор видеокарты под монитор
- •12.5 Видеобластеры
- •12.6 Периферия
- •12.6.1 Принтеры
- •12.6.2 Имиджсеттеры
- •12.6.3 Плоттеры
- •12.7 Модемы
- •12.8 Звуковые карты
- •12.9 Сканеры
- •Планшетные сканеры
- •12.10 Секреты графических планшетов (дигитайзеров)
- •Достоинства и недостатки графических планшетов
- •12.11 Цифровые фотоаппараты и фотокамеры
- •Литература
Федеральное агентство по образованию
Московский государственный строительный университет
Кафедра «Информационные системы и технологии управления в строительстве»
Конспект лекций
по дисциплине
«Компьютерная графика»
для студентов специальности 230102
«Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Москва 2010 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Основные понятия 6
1.1 Разновидности компьютерной графики 7
Полиграфия 8
Мультимедиа 8
World Wide Web (WWW) 9
3D-графика и компьютерная анимация 9
САПР и деловая графика 10
Геоинформационные системы (ГИС) 11
1.2. Принципы организации графических программ 11
Растровые программы 11
Векторные программы 12
Фрактальные программы 13
Глава 2. Координаты и преобразования 13
2.1 Координатный метод 13
2.1.1. Преобразование координат 13
Простейшие двумерные преобразования 14
Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований 16
Композиция двумерных преобразований 18
Матричное представление трехмерных преобразований 19
Композиция трехмерных преобразований 21
Преобразование объектов 23
Преобразование как изменение систем координат 23
2.1.2 Аффинные преобразования на плоскости 25
2.2 Проекции 28
2.2.1 Мировые и экранные координаты 28
2.2.2 Основные типы проекций 28
При повороте на угол β относительно оси У (ординат), на угол α вокруг оси Х (абсцисс) и последующем проектировании оси Z (аппликат) возникает матрица 31
Глава 3. Растровая графика. Базовые растровые алгоритмы 37
3.1 Растровые изображения и их основные характеристики 37
3.2 Вывод изображений на растровые устройства 39
3.3 Методы улучшения растровых изображений 42
3.4. Базовые растровые алгоритмы 49
Алгоритмы вывода прямой линии 49
Инкрементные алгоритмы 50
Кривая Безье 51
Алгоритмы вывода фигур 52
Алгоритмы закрашивания 53
Стиль заполнения 56
3.5 Инструменты растровых графических пакетов 64
Инструменты выделения. Каналы и маски 64
Выделение 65
Инструменты выделения и маскирования 66
Ретушь 67
Гистограммы 68
Тоновая коррекция изображения 69
Уровни (Levels) 69
Цветовая коррекция и цветовой баланс 72
Фильтры (Plug-ins) и спецэффекты (Effects) 73
3.6 Преимущества и недостатки растровой графики 76
Глава 4. Векторная графика 77
4.1 Средства создания векторных изображений 77
4.2 Сравнение механизмов формирования изображений в растровой и векторной графике 79
4.3 Структура векторной иллюстрации 79
4.4 Математические основы векторной графики 81
4.5. Элементы (объекты) векторной графики 82
4.6. Достоинства и недостатки векторной графики 88
Глава 5. Фрактальная графика 90
5.1 Математика фракталов. Алгоритмы фрактального сжатия изображений 91
5.2 Обзор основных фрактальных программ 94
Глава 6. Цветовые модели компьютерной графики 95
6.1 Элементы цвета 96
6.1.1 Свет и цвет 96
6.1.2 Физическая природа света и цвета 97
6.1.3 Излученный и отраженный свет 98
6.1.4 Яркостная и цветовая информация 99
6.1.5 Цвет и окраска 100
6.2 Характеристики источника света 102
6.2.1Стандартные источники 102
6.2.2 Особенности восприятия цвета человеком 102
Колбочки и палочки 103
Спектральная чувствительность глаза к яркости 104
Спектральная чувствительность наблюдателя 105
6.3 Цветовой и динамический диапазоны 106
6.4 Типы цветовых моделей 108
6.4.1 Аддитивные цветовые модели 108
RGB - модель 110
Почему RGB-модель нравится компьютеру? 113
Ограничения RGB-модели 115
sRGB — стандартизированный вариант RGB-цветового пространства 116
6.4.2 Субтрактивные цветовые модели 116
Цветовая модель CMY 117
CMY и CMYK 119
Ограничения модели CMYK 119
Возможности расширения цветового охвата CMYK 120
6.4.3 Перцепционные цветовые модели 121
Достоинства и ограничения HSB-модели 125
6.4.4 Системы соответствия цветов и палитры 125
Системы соответствия цветов 125
Назначение эталона 126
Кодирование цвета. Палитра 127