Лекция 6 Компьютерная графика Введение

Компьютерной или машинной графикой принято называть способность персонального компьютера заполнять какое-то трехмерное пространство зримыми образами. Процесс заполнения предполагает процесс создания зримого образа, а также его отображения на рабочей плоскости.

Для их создания используют законы начертательной геометрии, отображающие геометрические объекты в виде точки, либо совокупности точек, которые образуют прямую, плоскость, поверхность в заданной системе координат.

Для их отображения на рабочей плоскости используют создание инструментария в виде программного обеспечения и аппаратных средств, которые преобразуют числа в графические символы. «Естественность» представления данных чисел позволила машинной графике стать чрезвычайно эффективным и мощным средством взаимодействия человека и персонального компьютера.

Учебная литература по курсу:

1. Компьютерная графика: первое знакомство/А.В.Боресков, Е.В.Шикин, Г.Е.Шикина; Под ред.Е.В.Шикина.-М.: Финансы и статистика, 1996. – 176с.

2. Гилой В. Интерактивная машинная графика. - М.: Мир, 1982.

3. Ньюмен У., Спрулл Р. Основы интерактивной графики. – М.: Мир,1985.

4. Фоли Дж., Ван Дэм Ф. Основы интерактивной машинной графики. – М.: Мир, 1985.

5. Программные средства машинной графики. Международный стандарт GKS: Пер. с англ./Г. Эндерле, К. Кэнси, Г. Пфафф. – М.: Радио и связь, 1988. – 480с.

6. ГОСТ 27459-87. Системы обработки информации. Машинная графика: Термины и определения. – М.: Издательство стандартов,1988.

Предмет компьютерной графики

Компьютерная графика изучает:

а) геометрические основы различных графических форм представления пространственных предметов на рабочей плоскости.

б) методы преобразования графической рабочей станцией данных в графическую форму представления пространственных предметов.

в) методологическую базу, объединяющую на своей основе различные концепции, касающиеся различных сторон проблематики в машинной графике.

Предметом изучения будут: базовые концепции машинной графики, основные концепции ядра графической системы (ЯГС) и их взаимосвязь: примитивы вывода, атрибуты, система координат, преобразования, ввод, сегменты, метафайл, таблицы состояний и обработка ошибок.

В словаре терминов по обработке данных Международной организации по стандартизации (ISO) (International Organization for Standardization) термин «машинная графика» определен следующим образом:

Машинная графика – это совокупность методов и средств для преобразования данных в графическую форму представления и из графической формы представления - с помощью ЭВМ.

Это определение основано на трех компонентах, без которых невозможна ни одна система машинной графики: данные, ЭВМ (персональный компьютер) и графическая форма представления.

Информация, представленная в визуальной форме, может быть обработана человеческим аппаратом восприятия наиболее естественным путем, при этом сложные информационные структуры и взаимосвязи осознаются за более короткий промежуток времени, в большем объеме и с меньшими искажениями по сравнению с прочими используемыми методами.

Людям очень трудно иметь дело с моделями явлений реального мира или абстрактных понятий без их визуального представления.

Общая система понятий машинной графики строится на основных принципах и базовых концепциях Ядра графической системы (ЯГС), которая облачена в рамки международного стандарта.

Международный стандарт на Ядро графической системы (ЯГС) Graphical Kernel System (GKS) следует рассматривать как методологическую базу стандартизации в машинной графике.

К вопросам стандартизации в машинной графике вплотную приступили в конце 70-х годов. Разработали структуру и сделали полное описание архитектуры ЯГС и окружающей его графической среды. В 1985 году был принят Международный стандарт GKS. В данном курсе мы будем использовать принятые стандарты.

Основные области применения машинной графики

Машинная графика
Область применения	Синтезизображения	Анализизображения	Обработка изображения
Вход	Формальное описание	Визуальное представление	Визуальное представление
Выход	Визуальное представление	Формальное описание	Визуальное представление
Объекты	Линии, пиксели, объекты, текст и их совокупности	Сгенерированное или сканируемое изображение	Сканируемое изображение
Задачи	Генерация, представление, сегментация и преобразование изображения	Распознавание образов, структурный анализ, анализ сцен	Повышение качества изображения

При синтезе изображений образы создаются на основе описаний, формируемых программами и данными в ЭВМ. Данные могут поступить от выбранного пользователем источника первичного ввода, быть результатом вычислений или следствием команд и действий оператора графической станции.

Визуализация – визуальное представление данных.

Визуальное представление синтезированных элементарных объектов: линий, элементов растра (пикселей), текстовых строк или закрашиваемых многоугольников (областей) – отображается на носитель изображения устройства графического вывода.

Допускается разбиение картины на отдельные части (сегменты), при этом изображения и их части могут подвергаться преобразованиям.

Изображение – совокупность примитивов вывода и/или сегментов, которая может быть одновременно выведена на поверхность визуализации.

Поверхность визуализации – физическая среда графического устройства, на которой воспроизводятся изображения.

Поверхностью визуализации могут быть экран дисплея, экран электронно-лучевой трубки, бумага в графопостроителе. Графопостроители бывают разного исполнения: барабанного или планшетного типа, растрового или электростатического типа. Это функциональные устройства.

Другой областью применения машинной графики является анализ изображений.

При анализе изображений элементарные объекты и их совокупности должны быть вычленены из картины.

В качестве примера анализа изображения также можно привести решение задач аналогичных разборке изделия на отдельные детали, задач выпуска рабочих чертежей отдельных деталей в системе ЕСКД.

Обработка изображений предназначена для изменения визуального представления картины с целью улучшения её восприятия человеком. При этом используются методы фильтрации, усиления контрастности или подавления искажений (шумов).