Области применения компьютерной графики. Векторная и растровая графика. Пример векторного и растрового изображения

КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Области применения. Векторная и растровая графика

Литература

1. У.Ньюмен, Р.Спрул «Основы интерактивной машинной графи»ки», Москва, Мир, 1976, 573 с.
2. Дж. Фоли, А.вэн Дэм Основы интерактивной машинной графики», Москва, Мир, 1985, Кн. 1 – 368 с.
3. Кн. 2 – 368 с.
4. Д. Роджерс «Алгоритмические основы МГ», Мир, 1984
5. Л. Аммерал «Принципы программирования в машинной графике», «Программирование графики на ТУРБО СИ», «Машинная графика на ПК», «Интерактивная трехмерная машинная графика», Москва, 1992
6. В.Л. Григорьев «Видео-системы ПК фирмы IBM», Москва, Радио и связь, 1993
7. А.В. Фролов, Г.В. Фролов «Программирование видеоадаптеров», Москва, Диалог-МИФИ, 1995
8. Майкл Абраш «Программирование графики. Таинства», Киев, 1995
9. Порев В.Н. «Компьютерная графика», СПб, БХВ-Петербург, 2002 г.
10. Дональд Херн, М. Паулин Бейкер «Компьютерная графика и стандарт OpenGL, Вильямс, 2005, 1168 с.
11. S:/PUB/SYS/PROF/GRAPHICS/BOOKS/ Электронные версии книг по компьютерной графике на английском и русском языках

Компьютерная графика – это совокупность методов и средств для преобразования данных в графическую форму представления и из графической формы представления с помощью компьютера. Аспекты современной КГ, интересующие специалистов: аппаратные средства, программное обеспечение, структура данных, математическая обработка графических объектов, интерфейс пользователя, основные алгоритмы реализации и т.д.

Области применения

В зависимости от направления, в котором передаются данные (по отношению к ЭВМ), способа их визуального представления и типа объектов, которыми манипулирует графическая система, различают три области применения КГ: синтез, анализ, обработка изображения

Области применения (продолжение)

• Параметры изображения: разрешение (размер), количество цветов и точность их передачи, динамика)
• Вывод графиков
• Картография
• Моделирование и мультипликация
• Игровые программы, игровые автоматы, тренажеры
• Настольные издательские системы
• Искусство и реклама
• Системы автоматизированного проектирования (при проектировании используется интерактивный режим работы)

• Достоинства графического представления информации:
• простота и удобство восприятия большого объема информации;
• естественность работы пользователя при данном виде представления информации;
• оперативность принятия решений;
• возможность обмена информацией с другими пользователями;
• возможность решения задач, которые нельзя реализовать без графического представления информации.
• Преимущества графической информации перед текстовой:
• сильная зрительная ориентация человеческого мозга;
• мгновенный доступ к графической информации;
• размерность изображения; изображение гораздо богаче текста;
• графические объекты не требуют имени.

Векторная и растровая КГ

• В середине 60-х появились векторные дисплеи:

буфер кадра (дисплейный список )

Дисплейный процессор ( ДП ) буфер кадра (дисплейный список )

устройство ввода ( УВ )

(ЭЛТ)

Буфер кадра (регенерации) - для запоминания дисплейного списка (дисплейной программы). Это последовательность команд вывода точек и отрезков, из которых строится изображение. ДП интерпретирует эти данные, т.е. преобразует эти цифровые значения в напряжения, управляющие лучом электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Минимальная частота, с которой выводится изображение (частота регенерации) - 30 Гц. Если эта частота будет меньше, то изображение начнет мелькать (например, ДП не успевает за 1/30 секунды вывести изображение на ЭЛТ). Конец 60-х - созданы ЗЭЛТ - запоминающие ЭЛТ, удобные, когда нет необходимости в динамических операциях с изображением. В векторном дисплее может быть 4 цвета (два слоя люминофора, эмитирующих разные цвета при разных энергиях электронного пучка).  

В середине 70-х годов появились растровые дисплеи. Растровые дисплеи буфер кадра ( видео - память )

Дисплейный процессор ( ДП )

устройство ввода ( УВ )

ЭЛТ

Графические примитивы хранятся в памяти в виде совокупности образующих их точек - пикселей (pixel - picture element). Изображение формируется на растре, представляющим собой совокупность горизонтальных растровых строк, состоящих из пикселей. Т.о., растр - матрица из пикселей, покрывающих всю площадь экрана. Все изображение последовательно сканируется 30 раз в секунду по отдельным строкам растра сверху вниз, при этом изменяется лишь интенсивность электронного луча для каждого пикселя в строке. Полное изображение хранится как битовая карта (bit-map) изображения. Например, при разрешении 1024х1024 пикселей черно-белого изображения требуется 1024х1024 бит памяти или 128К байт.

Преимущества растрового дисплея:   1. Время построения изображения не зависит от его сложности. 2. Возможность получения многоцветных изображений. Недостатки: 1. Относительно низкая разрешающая способность (max 2048 точек по одной координате против 4096 для векторных дисплеев). 2. Плохая динамика (при сдвиге, повороте изображения надо пересчитывать координаты всех точек растра, а в векторном дисплее только координаты концов векторов). 3. При изменении масштаба изображения теряется его разрешение (при уменьшении масштаба), либо появляется ступенчатость (при увеличении).

Принципы хранения изображения: 1. Векторный (описание изображения более компактное). Применяется для хранения изображений, не имеющих большого количества мелких деталей (например, чертежей). 2. В виде битовой карты (для хранения изображений таких как, например, пейзаж). Если изображение хранится в векторной форме, то при выводе на растровый дисплей возникает задача растеризации этого изображения.

Пример векторного изображения

Пример растрового изображения

Растровое изображение

Векторное изображение