МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

„Комп’ютерна графіка. Полілінійні моделі на площині.”

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

для студентів очної та заочної форми навчання

напрямку «Комп’ютерні науки»,

спеціальність 6.050101

Київ кнутд 2007

Комп’ютерна графіка. Полілінійні моделі на площині: Конспект лекційі для студентів очної та заочної форми навчання напрямку “Комп’ютерні науки”, спеціальність 6.050101 „Інформаційні технології проектування”. Упорядники: Чумак О.О., Федотова Л.Л., Колиско О.З. 2007 - с.

В курсі лекцій розглядаються питання комп’ютерної (машинної) графіки в частині алгоритмів растрової графіки опрацьовані в системі програмування DELPHI.

© Київський національний університет технологій та дизайну

1 Вступ

1.1 Витоки i розвинення графiчного представлення iнформацiї

Комп'ютерна або машинна графіка з часом була цілком відокремлена як наука. Існує апаратне i програмне забезпечення для побудови різноманітних зображень - від нескладних креслень до реалістичних образів природних об’єктів. Декілька десятиліть тому такі засоби коштували сотні тисяч доларів, а тепер можна встановити вiдповiднi плати або програмне забезпечення на звичайний комп'ютер.

Людина має зір як один з органів відчуття (поряд зі слухом, нюхом i дотиком). З давнини людство використовувало рiзноманiтнi поверхні для створення малюнків: малюнки на поверхні каміння, на стінах печер, на дошках з глини (каменю, дерева), на стінах храмів i будинків, шкурах тварин, корi дерев, полотні i папері. Все це були поверхні, що відтворювали зображення завдяки пасивному відбиттю променів сонця, багаття, будь-якого джерела освiтлення. Надалі виникло багато різновидiв мистецтв, створено iндустрiю друкування книг, художню фотографiю, кiно i телебачення. Останнє вже базується на вiдтвореннi зображення завдяки активному випромiненню свiтла з точок поверхнi, яку називають екраном. Бiльшiсть сучасних комп'ютерних систем базується саме на такому принципi вiдтворення зображень.

1.2 Сфери використання

Комп'ютерна графiка використовується майже всiма математичними i iнженерними дисциплiнами для одержання iнформацiї і наочностi сприйняття. Знання засад комп'ютерної графiки потрiбно будь-якому вченому та iнженеру. Комп'ютерна графiка залучається у бiзнес, медицину, рекламу, дизайн, iндустрiю розваг. Використання пiд час дiлових нарад демонстрацiйних слайдiв, якi пiдготовленi за допомогою програм з комп'ютерної графiки та iнших засобів автоматизацiї вже є нормою. У медицинi розробленi комп'ютернi томографи та ін. Телебачення i рекламнi проекти часто використовують послуги комп'ютерної графiки або комп'ютерної мультиплiкацiї. Kомп'ютерна графiка використовується при створеннi вiдеоiгр i повнометражних художнiх фiльмiв.

1.3 Головнi поняття I операцiї

Сучасна комп'ютерна графiка - це добре розвинута сфера діяльності. Для її вивчення потрiбно розшарувати її на певні частини, для яких можливий бiльш детальний опис.

Кiнцева мета комп'ютерної графiки це побудова зображення на деякому приладi. Тому головним поняттям комп'ютерної графꗬÁ怃Й5ዸ¿55က55؀5

橢橢珋珋666666666Й萻ᦩ ᦩ 꿂 66&6666666Å666¤6666¤6666¤66666666¤66৶666৶6৶666৶666చ666చ666చ6µ66666ᆜ6澔6玸 66玸 66玸 86珰 ؄6秴 ʬ6脰666钏IJ6粬 ෌6詸 "6誚 66誚 66謜 66龽 ΢6ꍟ Č6ꑫ ˆ6邊6邌66邌66邌66邌66邌66邌$6闁ɨ6頩”6邰Ι666666666చ666ꗚ 6666666666齽 @6龽 66ꗚ 66ꗚ 66邰6р з анiмацiйного фiльму.

Отже, у комп'ютернiй графiцi фундаментальною зв'язуючою ланкою є зображення. Тому ми повиннi розглянути типи графiчних приладiв та графiчних систем для побудови зображень:

• Способи представлення зображень у комп'ютернiй графiцi;

• Способи пiдготовки зображень для вiзуалiзацiї;

• Способи креслення або малювання зображень, які пiдготовленi до вiзуалiзацiї;

• Способи взаємодiї з зображенням при динамiчному вiдображеннi;

• Способи побудови реалiстичних зображень.

Бiльш-менш детальний розгляд зображень залежить вiд типу приладу, на якому створюватиметься зображення. Тому розглядають растрову графiку i векторну графiку.

При розглядi растрових зображень базовим для побудови зображення є поняття точки зображення з деяким вектором властивостей цiєї точки (наприклад, колiр у певній системi кольору). Така точка має назву пiксел (pixel - чоловiчого роду, пiксели, пiкселiв) i є найпростiшим графiчнiм примiтивом.

Зауваження: Фiрма IBM запропонувала як стандарт термiн пел (pel), що утворено з picture element.

При розглядi векторних зображень фундаментальним для будування зображення є також поняття точки зображення з можливим вектором властивостей цiєї точки. Але така точка вже називається пiкселем, а є найпростiшим графiчнiм примiтивом, на базі якого створюються складнiші графiчнi примiтиви, наприклад, вiдрiзок, лiнiя, багатокутник, прямокутник, коло, елiпс i т.п.

Звичайно зображення формується за допомогою операцiй перетворення точок на площинi або у просторi з наступним масштабуванням i проектуванням на площину екрана монiтора. Як правило цi основнi видовi перетворення здiйснюються за допомогою матричних операцiй над координатами даних, якi записанi у однорiдних координатах (див. [1] або [2], [3]). Часто цi операцiї мають апаратну реалiзацiю.

Сформоване зображення вiдтворюється у вiкнi монiтора. Перед малюванням остаточного результату, можна додати видалення лiнiй або поверхонь, що не є видимими, провести зафарбування, врахувати прозорiсть, нанести текстуру i додати кольоровi ефекти.

Якщо не потрібно малювати все зображення, тодi треба вiдокремити деяку його частину. Цей процес має назву вiдсiкання. Вiдсiкання може бути двовимiрним або тривимiрним. В окремих випадках вiкно, в якому ми здiйснюємо вiдсiкання, має нерегулярну форму (не є прямокутним). Вiдсiкання вiдносно стандартних областей часто має апаратну реалiзацiю.

Майже в усіх зображеннях наявна текстова iнформацiя. Букви можуть генеруватися або апаратно або програмно. В останньому випадку їх (лiтери) можна обробляти як будь-яку частину зображення. При апаратному формуваннi букви до моменту виведення на екран зберiгаються у виглядi деяких кодiв, якi використовує знакогенератор монiтора. При апаратному генеруванні для окремих приладів можна здійснювати масштабування або обертати цi лiтери на деякий кут. В бiльшостi випадкiв вiдсiкання лiтер, які згенеровані апаратно, не можливе: або вiдображається цiла лiтера, або вона взагалі не вiдображається.