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