Раздел 4. Компьютерная графика и геометрическое моделирование
толщину регламентированных стандартами линий. Тонкие и
основные линии на экране с низким разрешением отображают
ся одинаковыми по толщине отрезками — в размер пикселя. Для
компенсации этих проблем рекомендуется автоматизированные
рабочие места пользователей машиностроительных САПР осна
щать высококачественными крупноразмерными мониторами
(22-26 и более дюймов по диагонали) с высоким разрешением.
При подробном разбиении изображения на множество пик
селей резко возрастает объем необходимой для хранения рас
тровой модели оперативной и дисковой памяти. Однако про
гресс электроники позволяет надеяться, что эти недостатки со
временем будут менее значительными. Кроме того, разрешение
растровых технических устройств вывода на твердые носители
(принтеры и плоттеры) существенно выше, чем у мониторов,
и поэтому «распечатанный» чертеж хорошо читаем и соответ
ствует требованиям ЕСКД.
Практика показывает, что полностью отказаться от бумаж
ных копий графических технических документов не удается даже
на этапе их разработки. В силу изложенных выше особенностей
компьютерной графики крупноформатный чертеж приходит
ся просматривать при сильном увеличении - по частям, что не
дает целостного восприятия изделия и крайне неудобно при
коллективном просмотре и обсуждении. В этом случае прихо
дится использовать либо проекционную технику, позволяющую
показывать графические модели на большом экране, либо «рас
печатывать» промежуточные варианты чертежей на широкофор
матных принтерах-плоттерах.
Кроме перьевых плоттеров, которые, как уже указывалось,
являются векторными, все остальные типы плоттеров — растро
вые, т.е. используют дискретный способ создания изображения.
Наиболее популярными устройствами для получения широко
форматных изображений в промышленности (например, чер
тежей в САПР) являются струйные плоттеры (Ink-Jet Plotter).
В струйном плоттере изображение формируется множеством
мельчайших капелек жидких чернил, при этом, естественно,
чем выше плотность точек в выводимом изображении, тем выше
его качество. Качество растровых устройств вывода графических
изображений принято измерять в «Dpi» (dots per inch — число то-
146
4 1. Классификация и область применения компьютерных моделей
чек на дюйм). Если число dpi выше 600, то отдельные точки на
графических документах уже не различаются невооруженным
взглядом и воспринимаются человеком как непрерывная за
ливка. Растровый способ формирования изображения на ши
рокоформатном струйном плоттере, позволяющий получать
реалистические изображения с непрерывной заливкой, проил
люстрирован на рис. 4.1.7.
При сканировании графических изображений в памяти ком
пьютера также образуется дискретная растровая модель, хотя
первоисточник мог быть непрерывным векторным изображе
нием. Качество сканирования целесообразно измерять в «Lpi»
(Lines per inch - число линий на дюйм). Число lpi показывает, на
сколько близко могут быть расположены линии в изображении,
чтобы они не воспринимались как непрерывная заливка.
Компьютерные графические модели могут иметь определенную
художественную ценность (см. рис. 4.1.7), широко используют
ся в компьютерных программах для досуга и развлечения (игры,
фильмы...).
В машиностроении графические модели применяются для
разработки дизайна изделий, создания иллюстраций в техни
ческих документах и презентациях, а также как эффективные
инструменты анализа результатов расчетов и обеспечения при
нятия решений в автоматизированных системах (рис. 4.1.8). Си
ловые факторы, рассчитанные в системе инженерного анализа
с помощью функциональной модели, отображаются цветом при
наложении картины напряжений на «реалистическое» изобра
жение геометрической модели изделия в подсистеме визуализа
ции машиностроительной САПР.
Известно, что информация, представленная в графической
форме, быстрее и точнее воспринимается и обрабатывается чело
веком, чем все другие известные формы представления моделей.
Однако следует учитывать, что графические модели объем
ных тел при визуализации с использованием «плоских» техни
ческих средств могут существенно искажаться, а ограничения
и Недостатки выбранного способа визуализации в значительной
мере влияют на восприятие информации человеком. Графиче
ская шутка, созданная художниками фирмы CADFEM [108], без
лишних слов иллюстрирует принципиальное отличие рисунка от
147
4 1 Классификация и область применения компьютерных моделей
метрической модели. Искажение реальности на рисунке (гра-
фической модели) не сразу может быть осознано пользователем
автоматизированной системы (рис. 4.1.9).
граФические модели хорошо выполняют иллюстративные
функции, но при решении многих технических задач главным
недостатком этих моделей выступает их основная особенность:
графические модели могут быть модифицированы и видоизме
нены только в очень ограниченных пределах, налагаемых ис
пользуемым способом представления.
Например, часто встречается заблуждение, что отсканиро
ванное изображение чертежа может легко заменить векторную
геометрическую модель, созданную конструктором поэлемент
но. В САПР отсканированные изображения могут применяться
только для размножения чертежей, и в лучшем случае исполь
зуются как вторичное представление (картинки) геометрических
моделей в базах данных, облегчающих пользователю просмотр
больших массивов информации в электронном архиве.
Для превращения графического изображения в необходимую
для практической работы геометрическую модель обязательно
требуется так называемая «векторизация» — компьютерная об
работка и преобразование растрового изображения в векторное
представление (векторную геометрическую модель).
По определению автоматическая векторизация может быть
выполнена с точностью, не превышающей точность отсканиро
ванного оригинала, поэтому ценность для САПР отсканирован
ных чертежей, даже после самой лучшей векторизации, не слиш
ком велика. Конечно, на базе, полученной после векторизации
модели, вручную может быть создана точная геометрическая
модель. Но полностью автоматизировать процесс векторизации
машиностроительных чертежей не получается и требуется обя
зательное участие квалифицированного специалиста на завер
шающей стадии для проверки и корректировки всех возможных
погрешностей.
Если оригинал был не очень качественным, например, если
это карандашный чертеж или копия, полученная на множитель-
ной аппаратуре, то трудовые и временные затраты ручной стадии
векторизации могут быть сопоставимы с ресурсами, необходи-
мыми для разработки геометрической модели «с нуля». А если
149
Классификация и область применения компьютерных моделей