- •Компьютерная графика
- •0915 “Компьютерная инженерия”
- •Чернигов чгту 2008
- •Задание бкс по безье
- •Сплайны
- •3 Алгоритмы вычислительной геометрии. Геометрия на плоскости План раздела
- •Отсечение отрезков по окну
- •Отсечение многоугольника по окну
- •Задача триангуляции
- •Условие Делоне
- •Алгоритм триангуляции Делоне
- •4 Трехмерная вычислительная геометрия план раздела
- •Описание плоскости через точку и нормаль
- •Описание плоскости через три инцидентные ей точки
- •Описание плоскости через вершины полигона
- •Точка встречи плоскости и прямой
- •5 Описание перемещений и деформаций объектов план раздела
- •Перенос, масштабирование и поворот двумерной точки Обычный линейный перенос…
- •Масштабирование координат
- •Поворот (вокруг начала координат)
- •Неоднородность описаний
- •Как перемещение описать умножением?
- •Однородные координаты
- •Формальный подход
- •Но, к счастью…
- •Пример: отображение окна в окно Постановка задачи
- •Решение
- •Октарные и бинарные деревья
- •Дополнительные условия
- •Проверка правильности задания граничного представления
- •Итоги раздела
- •7 Понятие о видеоконвейере
- •Исходное состояние
- •Результат шага 1
- •Что видит и чего не видит наблюдатель?
- •Результат шага 2
- •Результат шага 3
- •Результат:
- •8 Видовое преобразование
- •План раздела
- •Исходное состояние
- •Вычисление базиса ск камеры
- •Стратегия видового преобразования
- •Принцип относительности движений
- •9 Особенности отсечения по видимому объему
- •План раздела
- •Суть действия «отсечения»
- •Различные формы видимых объемов
- •Выпуклые оболочки граней
- •Метод Коэна-Сазерленда в применении к трехмерному случаю
- •Результат быстрой селекции граней
- •Объекты, которые отсекаются в трехмерном случае
- •Общая схема действий по отсечению
- •Как задается видимый объем
- •Дополнительные проблемы отсечения при центральном проецировании
- •Повышение эффективности проверок при центральном проецировании
- •10 Удаление невидимых граней, ребер и вершин
- •План раздела
- •Общая классификация методов удаления невидимого
- •Алгоритмическая основа удаления невидимых примитивов
- •Неустранимое противоречие
- •Классификация методов удаления невидимых примитивов
- •Замечание о трудоемкости методов
- •Алгоритм робертса
- •«Матрица тела»
- •Учет видового преобразования
- •Алгоритм z-буфера
- •Алгоритм заполнения z-буфера
- •Пример работы с z-буфером
- •Достоинства алгоритма z-буфера
- •Простота и универсальность.
- •Он нечувствителен к сложности сцены.
- •Недостаток алгоритма z-буфера
- •Повышенный расход оперативной памяти.
- •11Построение проекций план раздела
- •Общая классификация проекций Понятие «проекция»
- •12Рендеринг по освещенности план раздела
- •Модели локального освещения объектов
- •Ограничения локальной модели освещения объектов сцены
- •Рассеянное освещение
- •Диффузное отражение света
- •Зеркальное отражение света
- •«Краевой эффект» Маха(Mach Bound Effect)
- •Модель затенения Гуро (h.Gouraud)
- •Модель затенения Фонга (Phong)
- •Модификации модели затенения Фонга
- •Иллюстрация методов шейдинга для сравнения
- •Алгоритмы получения высокореалистических изображений общие замечания
- •Классическая прямая трассировка лучей
- •Обратная трассировка лучей
- •Вторичные лучи обратной трассировки
- •Дерево вторичных лучей обратной трассировки
- •Достоинства и недостатки метода обратной трассировки световых лучей
- •Распределенная (стохастическая) трассировка лучей (рстл)
- •О сэмплинге
- •Так почему трассировка здесь называется «распределенная»?
- •И просто несколько красивых картинок…
- •13 Растровые изображения План раздела
- •Растровый документ: Представление слоями
- •Смешение цветов в слоях
- •Алгоритм брезенхема – предпосылки-1
- •Предпосылки-2
- •Проблемы яркости отрезка
- •Компенсация алиасинга яркостью
- •Растеризация окружности – подходы
- •Заливка областей постоянным цветом
- •Классификация областей
- •Классификация областей Итог и примеры
- •Простейший рекурсивный алгоритм заливки
- •Примерный вид текстурированной грани
- •Неочевидные применения текстур
- •Быстрый приближенный «шейдинг по способу Фонга»
- •Быстрое приближенное построение отражений
- •А. Теория цвета и цветоизмерение свет и цвет
- •Феномен составных цветов
- •«Уравновешивание» цветов
- •Странности сине-зеленого цвета
- •«Отрицательный» красный цвет
- •Диаграммы уравновешивания цветов
- •Измерение цвета
- •Цветовой охват
- •Б. Воспроизведение цветов
- •Технология светоизлучения (суммирующая)
- •Реализация модели rgb
- •«Цветовой куб» модели rgb
- •Изохромы
- •Технология цветопоглощения (вычитающая)
- •Субтрактивная цветовая модель cmyk
- •Как задается цвет в модели cmyk
- •Проблемы преобразования цвета
- •«Техническая» цветовая модель l*a*b
- •Использование модели l*a*b
- •«Художественная» цветовая модель hsl
- •Проблемы правильной передачи цвета
- •16Сжатие графических файлов план раздела
- •Перечисление методов точного сжатия
- •Кодирование однородных серий
- •44 44 44 11 11 11 11 11 01 33 Ff 22 22 - исходная последовательность байтов
- •Алгоритм лемпела–зива-велча ( Lempel- Ziev-Welch, lzw )
- •Битовые коды переменной длины (метод хаффмана)
- •Методы энтропийнного сжатия
- •Индексирование цвета
- •7. Седьмое преобразование:
- •Проектор экранный микрозеркальный (устройство)
- •Дискретное микрозеркальное устройство
- •B. Устройства получения твердых копий струйные принтеры
- •Технология электрографического копирования
- •Устройство черно-белого лазерного принтера
- •Устройство цветного лазерного принтера
- •Итоги раздела
- •Джойстик
- •Дискретный
- •Плавный
- •Содержание
Джойстик
Аналог самолетной рукоятки управления.
Дискретный
Ручка нажимает на концевые выключатели и создается сигнал «двигать указатель в соответствующем направлении». Примитивное устройство, аналогичное восьмикнопочной клавиатуре управления курсором.
Плавный
Значительно совершеннее. Управляет не только направлением движения указателя, но и его скоростью. Скорость движения указателя тем больше, чем сильнее ручка отклонена от центрального положения. Отклонения рукояти вдоль осей X и Y «развязаны» карданной подвеской. Отклонения в плюс и минус измеряются двумя отдельными потенциометрами. Ток потенциометра определяет широту импульса одновибратора 1-V, которая измеряется по количеству импульсов тахогенератора ТГ, которое и определяет скорость смещения указателя на экране.
Применяется в игровых компьютерах.
РЕЗИСТИВНАЯ СЕНСОРНАЯ ПАНЕЛЬ
Упругое пластиковое покрытие прогибается от прикосновения и замыкает контакт между проводником и одним из спейсеров.
ЕМКОСТНАЯ СЕНСОРНАЯ ПАНЕЛЬ
Прикосновение пальцем меняет емкости в панели между точкой касания и углами панели, где стоят датчики. По соотношению емкостей рассчитываются координаты точки касания.
СКАНЕР
Общая схема и кинематика
Строку изображения (предположим, шириной в 1 пиксел) «фотографирует» и переводит цвета пикселов в цифровую форму. Переход к другой строке обеспечивается смещением каретки
Снимающая каретка сканера
Лампа подсветки освещает полоску документа. Отраженный свет призмой разлагается на R,G ,B компоненты и направляется на ПЗС-датчики - приборы с зарядовой связью, где происходит перевод интенсивности световых компонент в заряд с последующей оцифровкой.
Электроника замера цветов пикселов
Поочередной сменой потенциалов на линиях 1, 2 и 3 заряды ПЗС-датчиков по очереди выталкиваются на край линейки (как патроны из обоймы) оцифровываются с помощью АЦП и передаются на шину данных для передачи в память.
ИТОГИ
Первая группа устройств графического ввода - для указания объектов на экране (мыши, трекболлы, графические планшеты). Применяются во всех визуальных средах.
ВТОРАЯ ГРУППА устройств графического ввода – для управления направлением и СКОРОСТЬЮ указателя («плавный» джойстик). Применяются в компьютерных играх.
ТРЕТЬЯ ГРУППА устройств графического ввода измеряют цвета пикселов и оцифровывают их (сканеры, цифровые фото- и видеокамеры).
Применяются в быту, для офисной работы и в телевидении. В работе всех устройств графического ввода применяются самые современные технологии и технические решения, часто основанные на необычных физических эффектах.
Содержание
1 ВВЕДЕНИЕ В КОМПЬЮТЕРНУЮ ГРАФИКУ 3
2 ВЕКТОРНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ 8
3 ГЕОМЕТРИЯ НА ПЛОСКОСТИ 14
4 ТРЕХМЕРНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ 25
5 ОПИСАНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ОБЪЕКТОВ 29
6 ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ТЕЛ 41
7 ПОНЯТИЕ О ВИДЕОКОНВЕЙЕРЕ 47
8 ВИДОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 52
9 ОСОБЕННОСТИ ОТСЕЧЕНИЯ ПО ВИДИМОМУ ОБЪЕМУ 57
10 УДАЛЕНИЕ НЕВИДИМЫХ ГРАНЕЙ, РЕБЕР И ВЕРШИН 63
11 ПОСТРОЕНИЕ ПРОЕКЦИЙ 72
12 РЕНДЕРИНГ ПО ОСВЕЩЕННОСТИ 79
13 РАСТРОВЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ 93
14 ТЕКСТУРИРОВАНИЕ 102
15 ЦВЕТА В КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКЕ 108
16 СЖАТИЕ ГРАФИЧЕСКИХ ФАЙЛОВ 122
17 УСТРОЙСТВА ГРАФИЧЕСКОГО ВЫВОДА 130
18 УСТРОЙСТВА ГРАФИЧЕСКОГО ВВОДА 138