4. 1 . Классификация и область применения

графических и геометрических

компьютерных моделей

Компьютерное геометрическое моделирование неразрывно

связано с компьютерной (машинной) графикой (от греческого

Урасрсо — пишу, рисую). Например, существует целый класс ин­

вариантного программного обеспечения САПР, которое приня-

137

Раздел 4. Компьютерная графика и геометрическое моделирование

то называть «Системы (подсистемы) компьютерной машинной

графики и геометрического моделирования» — СГМ [38].

К компьютерному геометрическому моделированию принято

относить методы и алгоритмы внутреннего представления и пре­

образования геометрических моделей (построение, редактирование

и параметризацию) в ЭВМ.

Компьютерная графика занимается вопросами получения изо­

бражений тех же геометрических моделей с помощью технических

средств ввода-вывода графической информации.

К ставшим уже общепринятыми разделами компьютерной

графики, как учебной дисциплины, относят: технические сред­

ства машинной графики, методы визуализации и сканирования

изображений, моделирование цвета, текстуры, освещенности,

прозрачности, а также алгоритмы построения и преобразования

графических объектов (формирование геометрических прими­

тивов, закраска областей, отсечение, выделение, проецирова­

ние, удаление скрытых линий и пр.).

Наибольший практический интерес для промышленного ис­

пользования имеет интерактивная компьютерная графика (от

английского Interaction — взаимодействие), олицетворяющая со­

временное представление о САПР как о диалоговых системах

с развитым «графическим» интерфейсом. В этом случае создание

геометрических моделей машиностроительных изделий ведется

в режиме человеко-машинного диалога с непременным исполь­

зованием разнообразных и многочисленных графических окон

и пиктограмм.

С точки зрения комплексного обучения компьютерным тех­

нологиям в машиностроении, геометрическое моделирование

с одинаковым успехом можно использовать как в курсе ком­

пьютерной графики [44, 47], так и в дисциплинах, посвященных

автоматизации проектирования [32, 38]. Однако поскольку ком­

пьютерная графика, как правило, изучается на младших курсах

и связывается с черчением и начертательной геометрией, здесь

уместно только начать обсуждать теоретические основы моде­

лирования, а особенности проектирования изделий машино­

строения и практические аспекты применения моделирования

в технике целесообразно осваивать в САПР, когда студенты уже

получили общетехническую подготовку.

138

4 1 Классификация и область применения компьютерных моделей

В учебных заведениях для практической поддержки освоения

компьютерной графики часто используют какую-нибудь про-

стейшую «чертежную» компьютерную программу или отдельные

компоненты легких САПР, реализующих, преимущественно,

«плоскую графику» [44, 101]. В САПРовских курсах осваивают­

ся средние и тяжелые промышленные системы, основанные на

использовании «объемного» геометрического моделирования [1,

29 45, 57]. Провести четкую границу, где заканчиваются техни­

ческие приложения компьютерной графики и начинается чистое

геометрическое моделирование, практически невозможно, по­

скольку алгоритмы построения и редактирования изображений

базируются на геометрических соотношениях, а чтобы пользова­

тель СГМ смог увидеть свое творение, его необходимо «визуали­

зировать», т.е. получить изображение на экране или бумаге. Но

с методической и научной точек зрения целесообразно специ­

ально выделить и обсудить отличия графических и геометриче­

ских модей.

Компьютерная графическая модель представляет собой образ

(изображение) материального объекта или математической моде­

ли, сформированный с помощью компьютера и предназначенный для

восприятия человеком. Таким образом, к области действия ком­

пьютерной графики можно отнести все визуальные картины, по­

лучаемые с помощью компьютера, на экране монитора или твер­

дом носителе (бумаге). Это, прежде всего, векторные и растровые

рисунки, а также схемы, эскизы, чертежи и т.п. Даже тексты

в настоящее время выводятся преимущественно с использовани­

ем графических шрифтов.

Первые серийные дисплеи, которые появились в конце 1960-х

гг., были векторными, но к настоящему времени в большинстве

приложений вытеснены растровыми мониторами, а векторная

техника нашла свое применение в промышленности при получе­

нии твердых копий изображений, разметке и раскрое листовых

материалов.