1. Функции компьютерной графической системы:

• Пассивная: оперативный вывод (отображение) и регистрация графической И.

• Интерактивная: обеспечение удобного интерфейса пользователя при работе с графической системой.

В процессе работы КГС выполняет следующие функции:

• Функции преобразования представления И.

1. Преобразования из визуальной формы в цифровую.

2. Из цифровой в визуальную.

• Преобразования, выполняющиеся над графической И. в цифровом виде.

История графического общения:

• Появление папируса – формы графического общения в Египте, носителя И.

• Резьба на могильных памятниках и монументах.

• Возникновение графических стилей: христианских, романских, готических.

• Возникновение высоких и низких форм графики.

• Основания университетов, широкое распространение черчения инженерных проектов, рост городов и образования наций. Готический стиль лежит в основе всего графического общения.

• Использование графической иллюстрации (Ренессанс графического общения).

• Изобретение книгопечатания И. Гутенбергом.

• Производство печатных текстов.

• Появление светокопии – недорогая форма Г. общения для воспроизведения планов и Г. чертежей. Светокопирование.

• Начало «электронной революции», внедрение компьютеров в промышленность в 50-х – 70-х годах 20 в.

2. Концептуальная модель КГС

1. Прикладная структура данных.

2. Ядро Г. системы.

3. Г. редактор.

4. Интерфейсный блок.

5. Устройство отображения.

6. Устройство регистрации.

7. Устройство ввода.

8. Прикладная программа.

ПП выполняет определённую прикладную задачу.

ПСД предназначена для хранения данных, необходимых для работы прикладной программы.

ЯГС содержит набор процедур и функций, предназначенных для обработки Г. И.

ГР обеспечивает ввод, обработку и вывод Г. И.

ИБ предназначен для преобразования И, из визуальной формы в цифровую, и наоборот.

УО – устройство для оперативного отображения И. (монитор).

УР – устройство вывода И. на твёрдый носитель.

УВв обеспечивает ввод Г. И. в Г. систему.

3. В процессе обработки изображений можно выделить несколько стадий, которые выполняются в компьютере в процессе визуализации.

ПВ – поле вывода

ВП – видовая поверхность

Объект или явление описывается или хранится в компьютере в МСК.

Для того, чтобы получить изображение объекта или его части, необходимо определить или задать окно в МСК, которое должно определить экстенты будущего изображения.

На следующем этапе все части объекта, не попавшие в окно, отсекаются его границами (удаляются из описания объекта).

Для вывода изображения объекта на конкретное физическое устройство вывода, необходимо определить поле вывода на его видовой поверхности.

Перенос или сдвиг объекта заключается в изменении положения объекта относительно заданной системы координат без изменения формы и размеров объекта.

Перенос или сдвиг в однородных координатах

ω=1

Р[xy1]

P^штрих= P×T

T =

P^штрих = P ×

4. Виды обеспечений:

• Теоретическое – математический аппарат, обеспечивающий ввод, преобразование и вывод Г. И.

• Техническое – представляет собой совокупность аппаратных средств, предназначенных для ввода, обработки и вывода Г. И.

• Лингвистическое – представляет собой средства разработки Г. систем (языки программирования), языковые средства построения интерфейса прикладных Г. систем.

• Программное – представляет собой Г. редакторы и другие прикладные программы, предназначенные для ввода, обработки и вывода Г. И.

• Информационное - представляет собой системы управления базами данных и базы данных, обеспечивающие работу прикладных Г. систем.

• Организационное – представляет собой комплекс мероприятий, обеспечивающих проектирование, создание, внедрение и эксплуатацию КГС.

5. При обработке Г. И. в КГС используются следующие системы координат:

• Мировая система координат (МСК).

• Нормированная система координат.

• Приборная.

Все реальные объекты и объекты , синтезируемые компьютером описываются в мировой системе координат.

МСК- система координат, в которой существуют либо описываются объекты или явления. Единицами МСК являются линейные и другие физические единицы, в которых описывается реальный объект или явление.

НСК – безразмерная система координат изменяющихся в диапазоне от 0 до 1 или представленных целыми числами с разрядностью, определяющейся разрядностью компьютера. Основная цель применения – обеспечение независимости алгоритмов обработки Г. И. от технических средств.

ПСК - система координат конкретного физического устройства (монитора, принтера, плоттера). Единицами измерения ПСК являются единицы конкретного физического устройства.

В процессе обработки изображений можно выделить несколько стадий, которые выполняются в компьютере в процессе визуализации.

ПВ – поле вывода

ВП – видовая поверхность

Выполнение видовой операции требует затрат ресурсов компьютера, особенно при обработке сложных изображений или построений изображений в реальном масштабе времени (анимация, фильм и т.д.).

6. Растр – дискретный прямоугольный массив пикселей с параметрами x, y, v(x,y), где x и y определяют координаты каждого пикселя, v(x,y) – его яркость.

Растровое изображение — изображение, представляющее собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах (растр).

Важными характеристиками изображения являются:

• количество пикселей — размер. Может указываться отдельно количество пикселей по ширине и высоте (1024×768, 640×480, …) или же, редко, общее количество пикселей (часто измеряется в мегапикселях);

• количество используемых цветов или глубина цвета (эти характеристики имеют следующую зависимость: N = 2k, где N — количество цветов, а k — глубина цвета);

• цветовое пространство (цветовая модель) RGB, CMYK, XYZ, YCbCr и др.

• разрешение — справочная величина, говорящая об рекомендуемом размере пиксела изображения.

Требования к растровому изображению:

1. Линии, построенные на растровом изображении должны начинаться и заканчиваться в точках с заданными координатами.

2. Яркость линий в растровом изображении должна быть однородной и не должна зависеть от направлений линий.

Достоинства:

• Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому без потерь в размере файла.

• Распространённость — растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов.

• Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.

• Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы (за исключением векторных), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры.

Недостатки:

• Большой размер файлов с простыми изображениями.

• Невозможность идеального масштабирования.

• Невозможность вывода на печать на плоттер.

7. Необходимо научиться управлять изображением на экране, вносить изменения в его положение, форму, ориентацию, размер. Для этих целей существуют специальные геометрические преобразования, которые позволяют изменять эти характеристики объектов в пространстве. Представим задачу создания компьютерного имитатора полетов на военном самолете. Объекты на земле, как и сам самолет, изменяют свое положение: вращается антенна локатора, движется танк. При этом, наблюдатель видит эту картину из определенной точки в пространстве в выбранном направлении. Необходимо описать эти сложные преобразования математически.

Масштабированием объектов называется растяжение объектов вдоль соответствующих осей координат относительно начала координат. Эта операция применяется к каждой точке объекта, поэтому можно также говорить о масштабировании точки. При этом, конечно, речь не идет об изменении размеров самой точки. Масштабирование достигается умножением координат точек на некоторые константы. В том случае, когда эти константы равны между собой, масштабирование называется однородным. На рис. приведен пример однородного масштабирования треугольника .

Рис. Операция масштабирования .

После применения операции однородного масштабирования с коэффициентом 2 он переходит в треугольник . Обозначим матрицу масштабирования . Для точек и операция масштабирования в матричном виде будет выглядеть следующим образом:

.

8. К числу элементарных геометрических преобразований относится перенос (сдвиг изображения), масштабирование, поворот изображения. Перенос или сдвиг объекта заключается в изменении положения объекта относительно заданной системы координат без изменения формы и размеров объекта. Геометрические преобразования компьютерной графики описываются в векторной системе. В общем случае масштабирование заключается в изменении размеров и положения объекта относительно заданной системы координат. Поворот заключается в изменении и его ориентации относительно заданной системы координат без изменения формы и размеров.

Поворот объекта на плоскости относительно некоторой произвольной точки . Пока мы умеем поворачивать объекты только вокруг начала координат. Но можно представить эту задачу как последовательность шагов, на каждом из которых будет применяться только элементарная операция: перенос, масштабирование или вращение.

Вот эта последовательность элементарных преобразований (рис. 1):

1. Перенос, при котором точка переходит в начало координат.

2. Поворот на заданный угол.

3. Перенос, при котором точка из начала координат возвращается в первоначальное положение .

Рис. 1. Последовательность преобразований при повороте объекта вокруг точки на угол a.

Точка . Первый перенос производится на вектор , а обратный перенос ‑ на вектор .

9.

Растровые изображения обычно хранятся в сжатом виде. В зависимости от типа сжатия может быть возможно или невозможно восстановить изображение в точности таким, каким оно было до сжатия (сжатие без потерь или сжатие с потерями соответственно). Так же в графическом файле может храниться дополнительная информация: об авторе файла, фотокамере и её настройках, количестве точек на дюйм при печати и др.

Сжатие без потерь

Использует алгоритмы сжатия, основанные на уменьшении избыточности информации.

• BMP или Windows Bitmap — обычно используется без сжатия, хотя возможно использование алгоритма RLE.

• GIF (Graphics Interchange Format) — устаревающий формат, поддерживающий не более 256 цветов одновременно. Всё ещё популярен из‑за поддержки анимации, которая отсутствует в чистом PNG, хотя ПО начинает поддерживать APNG.

• PCX устаревший формат, позволявший хорошо сжимать простые рисованые изображения (при сжатии группы подряд идущих пикселов одинакового цвета заменяются на запись о количестве таких пикселов и их цвете).

• PNG (Portable Network Graphics)

Сжатие с потерями

Основано на отбрасывании части информации (как правило наименее воспринимаемой глазом).

• JPEG очень широко используемый формат изображений. Сжатие основано на усреднении цвета соседних пикселей(информация о яркости при этом не усредняется) и отбрасывании высокочастотных составляющих в пространственном спектре фрагмента изображения. При детальном рассмотрении сильно сжатого изображения заметно размытие резких границ и характерный муар вблизи них.

Разное

• TIFF поддерживает большой диапазон изменения глубины цвета, разные цветовые пространства, разные настройки сжатия (как с потерями, так и без) и др.

• RAW хранит информацию, непосредственно получаемую с матрицы цифрового фотоаппарата или аналогичного устройства без применения к ней каких-либо преобразований, а также хранит настройки фотокамеры. Позволяет избежать потери информации при применении к изображению различных преобразований (потеря информации происходит в результате округления и выхода цвета пиксела за пределы допустимых значений). Используется при съёмке в сложных условиях (недостаточная освещённость, невозможность выставить баланс белого и т. п.) для последующей обработки на компьютере (обычно в ручном режиме). Практически все полупрофессиональные и профессиональные цифровые фотоаппараты позволяют сохранять RAW изображения. Формат файла зависит от модели фотоаппарата, единого стандарта не существует.

Сжатие применяется для растровых графических файлов, так как они имеют обычно достаточно большой объем. При сжатии графических файлов алгоритм сжатия включается в формат графического файла.

10. Технічне забезпечення комп'ютерної графіки. Класифікація технічних засобів. Засоби вводу графічної інформації. Сканери та їх головні параметри.

Сканер — устройство, выполняющее преобразование изображений в цифровой формат — цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

Бывают ручные , рулонные, планшетные и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Основные технические параметры сканеров

1)Разрешающая способность, или разрешение, — один из наиболее важных параметров, характеризующих возможности сканера. Самая распространенная единица измерения разрешающей способности сканеров — количество пикселов на один дюйм (pixels per inch, ppi). Не следует отождествлять ppi c более известной единицей dpi (dots per inch — количество точек на дюйм), которая используется для измерения разрешающей способности растровых печатающих устройств и имеет несколько иной смысл.

Различают оптическое и интерполированное разрешение. Величину оптического разрешения можно вычислить, разделив количество светочувствительных элементов в сканирующей линейке на ширину планшета. Несложно сосчитать, что количество светочувствительных элементов у рассматриваемых нами сканеров, имеющих оптическое разрешение 1200 ppi и формат планшета Legal (то есть ширину 8,5 дюйма, или 216 мм), должно составлять не менее 11 тыс.

Говоря о сканере как об абстрактном цифровом устройстве, нужно понимать, что оптическое разрешение — это частота дискретизации, только в данном случае отсчет идет не по времени, а по расстоянию.

2) Разрядность, или глубина цвета, определяет максимальное число значений, которые может принимать цвет пиксела. Иначе говоря, чем выше разрядность при сканировании, тем большее количество оттенков может содержать полученное изображение. Например, при сканировании черно-белого изображения с разрядностью 8 бит мы можем получить 256 градаций серого (2⁸ = 256), а используя 10 бит — уже 1024 градации (2¹⁰ = 1024). Для цветных изображений возможны два варианта указываемой разрядности — количество бит на каждый из базовых цветов либо общее количество бит1. В настоящее время стандартом для хранения и передачи полноцветных изображений (например, фотографий) является 24-битный цвет. Поскольку при сканировании цветных оригиналов изображение формируется по аддитивному принципу из трех базовых цветов, то на каждый из них приходится по 8 бит, а количество возможных оттенков составляет немногим более16,7 млн. (2²⁴ = 16 777 216). Многие сканеры используют большую разрядность — 12, 14 или 16 бит на цвет (полная разрядность составляет соответственно 36, 42 или 48 бит), однако для записи и дальнейшей обработки изображений эта функция должна поддерживаться применяемым программным обеспечением; в противном случае полученное изображение будет записано в файл с 24-битной разрядностью.

Следует отметить, что более высокая разрядность далеко не всегда означает более высокое качество изображения. Указывая 36- или 48-битную глубину цвета в документации или рекламных материалах, производители зачастую умалчивают о том, что часть битов используется для хранения служебной информации.

3) Динамический диапазон (максимальная оптическая плотность)

Как известно, более темные участки изображения поглощают большее количество падающего на них света, чем светлые. Величина оптической плотности показывает, насколько темным является данный участок изображения и, следовательно, какое количество света поглощается, а какое отражается (или проходит насквозь в случае прозрачного оригинала). Обычно плотность измеряется для некоего стандартного источника света, имеющего заранее определенный спектр. Значение плотности вычисляется по формуле:

D = log(1/R),

где D — величина плотности, R — коэффициент отражения (то есть доля отражаемого или проходящего света).

Например, для участка оригинала, отражающего (пропускающего) 15% падающего на него света, величина плотности составит log(1/0,15) = 0,8239.

Чем выше максимальная воспринимаемая плотность, тем больше динамический диапазон данного устройства. Теоретически динамический диапазон ограничен используемой разрядностью. Так, восьмибитное монохромное изображение может иметь до 256 градаций, то есть минимальный воспроизводимый оттенок составит 1/256 (0,39%), следовательно динамический диапазон будет равен log(256) = 2,4. Для 10-битного изображения он будет уже немного больше 3, а для 12-битного — 3,61.

Фактически это означает, что сканер с большим динамическим диапазоном позволяет лучше воспроизводить темные участки изображений или просто темные изображения (например, передержанные фотоснимки). Следует оговориться, что в реальных условиях динамический диапазон оказывается меньше вышеуказанных значений из-за влияния шумов и перекрестных помех.

В большинстве случаев плотность непрозрачных оригиналов, сканируемых на отражение, не превышает значения 2,0 (что соответствует участку с однопроцентным отражением), а типичное значение для высококачественных печатных оригиналов составляет 1,6. Слайды и негативы могут иметь участки с плотностью выше 2,0.

4)Источник света, используемый в конструкции того или иного сканера, в немалой степени влияет на качество получаемого изображения. В настоящее время используются четыре типа источников света:

1. Ксеноновые газоразрядные лампы. Их отличают чрезвычайно малое время включения, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но они не очень эффективны с точки зрения соотношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр (что может вызвать нарушение точности цветопередачи) и требуют высокого напряжения (порядка 2 кВ).

2. Люминесцентные лампы с горячим катодом. Эти лампы обладают наибольшей эффективностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем разогрева (порядка 3-5 с). К отрицательным сторонам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно значительные габариты, относительно небольшой срок службы (порядка 1000 часов) и необходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера.

3. Люминесцентные лампы с холодным катодом. Такие лампы имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тыс. часов), низкую рабочую температуру, ровный спектр (следует отметить, что конструкция некоторых моделей этих ламп оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно отражается на спектральных характеристиках). За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева (от 30 с до нескольких минут) и более высоким, чем у ламп с горячим катодом, энергопотреблением.

4. Светодиоды (LED). Они применяются, как правило, в CIS-сканерах. Цветодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения неизбежно влечет за собой ухудшение цветопередачи.

5)Как уже упоминалось выше, сканер с 24-битной разрядностью теоретически способен воспроизводить даже довольно темные оригиналы. Однако на практике этому мешают некоторые факторы, обусловленные применямой технологией получения изображения, и в первую очередь регулярный и случайный шум. Рассмотрим эти шумы подробнее.

Увеличенные фрагменты оригинала (справа) и его отсканированного изображения (слева). На левом фрагменте заметен случайный шум

Увеличенные фрагменты оригинала (справа) и его отсканированного изображения (слева). На левом фрагменте заметны проявления регулярного шума в виде вертикальных полос

Случайный шум проявляется в виде «снега», гранулярности или хаотически расположенных инородных точек на изображении и возникает как вследствие нестабильности работы полупроводниковых приборов (при изменении температуры и с течением времени), так и в результате искажений, вносимых электронными компонентами. Наиболее заметен такой шум на темных областях изображения, поскольку при равном абсолютном уровне шума отношение «сигнал/шум» на них будет гораздо меньше, чем на светлых участках. Для минимизации случайного шума перед сканированием выполняется процедура калибровки, во время которой измеряются пороговые значения и смещение базового напряжения для каждого светочувствительного элемента.

Регулярный шум возникает вследствие перекрестных помех (наводимых с соседних светочувствительных элементов), кратковременных изменений базового напряжения в ПЗС-матрице, воздействия высокочастотных электрических полей, изменения яркости источника света и т.п. Регулярный шум, в отличие от случайного, очень хорошо заметен, поскольку проявляется в виде горизонтальных, вертикальных либо диагональных полос.

11.Технічне забезпечення комп'ютерної графіки. Класифікація технічних засобів. Засоби вводу графічної інформації. Дигітайзери та їх головні параметри. Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ. В том случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, говорят об интерактивной компьютерной графике.

Дигитайзеры

Дигитайзер, или планшет, как его еще называют, состоит из двух основных элементов: основания и курсора, перемещаемого по его поверхности. Это устройство изначально предназначалось для оцифровки изображений. При нажатии на кнопку курсора его местоположение на поверхности планшета фиксируется, а координаты передаются в компьютер.

Часто с дигитайзерфом связывают управлением командами в AutoCAD'е и аналогичных системах при помощи накладных меню. Команды меню расположены в разных местах на поверхности дигитайзера. При выборе курсором одной из них специальный программный драйвер интерпретирует координаты указанного места, посылая соответствующую команду на выполнение.

Не последнюю роль играет применение планшета в создании на компьютере рисунков и набросков. Художник рисует на экране, но его рука водит пером по планшету. Наконец, дигитайзер можно использовать просто как аналог мыши. Особый случай - это чувствительные к нажиму дигитайзеры.

Принцип действия.

Принцип действия дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки, состоящей из проволочных или печатных проводников с довольно большим расстоянием между ними (от 3 до 6 мм). Но механизм регистрации положения курсора позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм). Шаг считывания информации называется разрешением дигитайзера.

По технологии изготовления дигитайзеры делятся на два типа: электростатические (ЭС) и электромагнитные (ЭМ). В первом случае регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под курсором. Во втором - курсор излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником. Фирма Wacom создала технологию на основе электромагнитного резонанса, когда сетка излучает, а курсор отражает сигнал. Но в обоих случаях приемником является сетка. Следует отметить, что при работе ЭМ-планшетов возможны помехи со стороны излучающих устройств, в частности мониторов.

Независимо от принципа регистрации существует погрешность в определении координат курсора, называемая точностью дигитайзера. Эта величина зависит от типа дигитайзера и от конструкции его компонент. На нее влияет неидеальность регистрирующей сетки планшета, способность воспроизводить координаты неподвижного курсора (повторяемость), устойчивость к разным температурным условиям (стабильность), качество курсора, помехозащищенность и прочие факторы. Точность существующих планшетов колеблется впределах от 0.005 до 0.03 дюйма. В среднем точность электромагнитных дигитайзеров выше, чем у электростатических.

Шаг считывания регистрирующей сетки является физическим пределом разрешения дигитайзера. Мы говорим о пределе разрешения, потому что следует различать разрешение как характеристику прибора и как программно-задаваемое разрешение, а это переменная величина в настройке дигитайзера. В спецификации на изделие всегда указываются обе характеристики - и предел разрешения, и точность.

На результат работы также влияет точность действий оператора. В среднем хороший оператор вносит погрешность не более 0.004 дюйма. Требования к нему достаточно высокие. Технологии чувствительных к нажиму дигитайзеров В настоящее время есть две технологии, применяемые в чувствительных к нажиму дигитайзерах: первая - это электромагнитный резонанс, на основе которого работают дигитайзеры фирмы Wacom, позволяющий применять пассивное стило, а вторая - метод активного курсора.

При использовании электромагнитного резонанса излучающим (активным) устройством является сам дигитайзер. Перо отражает волны, а дигитайзер анализирует это отражение, для того чтобы установить координаты пера в данный момент. Поэтому перо или курсор не имеют ни батарей, ни шнура, подающего напряжение на микросхемы внутри курсора, их там просто нет. При использовании же активного курсора именно он излучает волны, сообщая таким образом дигитайзеру о своем местоположении. В этом случае либо батареи, либо провод являются его неотъемлемым атрибутом. Но, независимо от системы, в обоих случаях информация о положении курсора относительно сетки, встроенной в поверхность дигитайзера, преобразуется в компьютере так, что мы получаем данные о точном положении курсора.

Для подключения планшета обычно используется последовательный порт. Распространенными параметрами являются разрешение порядка 2400 dpi и высокая чувствительность к уровням нажатия (256 уровней). Эта особенность позволяет моделировать нажатие на кисть или перо при работе с соответствующими графическими программами. Графические планшеты и дигитайзеры производят компании CalComp, Mutoh, Wacom и другие.

Для устройств рукописного ввода информации характерна такая же схема работы, только введенные образы букв дополнительно преобразуются в буквы при помощи специальной программы распознавания, а размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации чаще используются в сверхминиатюрных компьютерах PDA (Personal Digital Assistant) или HPC (Handheld PC) (см. Классификация портативных компьютеров), в которых нет полноценной клавиатуры.

12. Технічне забезпечення комп'ютерної графіки. Класифікація технічних засобів. Засоби вказання графічної інформації. Принципи їх дії. Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ. В том случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, говорят об интерактивной компьютерной графике.

При обработке графической информации в к.г.с. используются следующие системы координат

1. мировая система координат

2. нормированная система координат

Мировая система координат( МСК) – это система координат в которой существуют, либо описываются обьекты или явления.

Единицами явл.: линейные и другие физ. Ед. в которых описывается реальный обьект или явление.

Нормированная система координат(нск)- безразмерная система координат изменяющихся в диапозоне от 0 до 1 или представленных целыми числами с разрядностью , определяемой разрядностью компьютера.

Основная цель применения НСК заключается в обеспечении независимости алгоритмов обработки граф. Информации от технических средств

Приборная с.к.- это система коодинат конкретного физического устройства (монитора, принтера, плоттера)

Видовая операции или конвеер изображений

В процессе обработки изображений можно выделить несколько стадий или этапов, которые выполняются в компьютере в процессе визуализации.

Обьект или явление описывается и хранится в компьютере в мск.Для того чтобы получить изображение обьекта или его части необходимо определить или задать окно в Мс, которое должно определить экстенты будущего изображения.

На следующем этапе все части обьекта не попавшие в окно отсекаются его границами , удаляются из описания обьекта.

13.Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Сцена (виртуальное пространство моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:

• Геометрия (построенная с помощью различных техник модель, например здание)

• Материалы (информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон)

• Источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения)

• Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции)

• Силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации)

• Дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.)

Задача трёхмерного моделирования — описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению.

Операция поворота, с ней в трехмерном случае придется разбираться чуть побольше чем в двумерном. Так как при двумерном повороте в плоскости координаты остаются неизменными, то поворот вокруг оси записывается так:

.

Матрица поворота вокруг оси имеет вид:

,

и вокруг оси :

Обратите внимание на смену положения синуса угла с отрицательным знаком в матрице поворота вокруг оси .

14. Технічне забезпечення комп'ютерної графіки. Пристрої оперативного відображення графічної інформації. Растрові дисплеї. Принцип дії. Переваги та недоліки растрових дисплеїв.

Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ. В том случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, говорят об интерактивной компьютерной графике.

Растровые дисплеи

изображение состоит из строк пикселов (picture element);

процесс вывода на экран (50-80 Гц) не зависит от построения;

сложность немерцающего изображения не ограничена.

Преимущества:

• наивысшее качество при меньшей стоимости,

• смешение синтезированного и телевизионного изображений,

• интерактивная машинная графика и обработка изображений могут выполняться в рамках одной системы,

• телевизор хорошо знаком каждому.

• Компоненты растрового дисплея

Типы растровых дисплеев

• полноцветные дисплеи, в которых для каждого пиксела сразу хранятся значения R, G, B.

• дисплеи с таблицей цветности (ТЦ, Look Up Table - LUT), в которых значение считанного пиксела используется как адрес в таблице цветности. По этому адресу выбираются значения яркостей по R, G, B и уже они передаются на ЦАП;

• смешанные типы.

15.

18. Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Сцена (виртуальное пространство моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:

• Геометрия (построенная с помощью различных техник модель, например здание)

• Материалы (информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон)

• Источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения)

• Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции)

• Силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации)

• Дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.)

Задача трёхмерного моделирования — описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению. Операция масштабирования:

15. Экран жидкокристаллического монитора представляет собой матрицу, каждый элемент которой — жидкий кристалл (как в электронных часах). Кристаллы освещаются специальными лампами. Под действием электрических сигналов кристаллы меняют свои оптические свойства, моделируя на экране элементы изображения.

Достоинства жидкокристаллического монитора :

• отсутствие вредного излучения;

• занимает мало места;

• потребляет мало электроэнергии.

Недостатки жидкокристаллического монитора :

• высокая стоимость;

• не очень качественная цветопередача.

Жидкокристаллические дисплеи (Liquid-Crystal Display), или LCD-дисплеи. Их действие основано на эффекте потери жидкими кристаллами своей прозрачности при пропускании через них электрического тока. Применяются преимущественно в портативных компьютерах (notebook).

Преимущества: жидкокристаллические дисплеи не создают вредного для здоровья пользователя излучения, наиболее экономичны в потреблении энергии, обеспечивают хорошее качество изображения.

Недостатки: такие дисплеи достаточно дороги, небольшие (14") размеры экрана; если смотреть на экран сбоку, то почти ничего нельзя разглядеть.

16. Газо-плазменные дисплеи (plasma displays). Действие основано на свечении газа при пропускании через него электрического тока. Схема такова: имеются два листа, между ними инертный газ; один из листов прозрачный, а на втором расположены электроды, на которые подаётся напряжение. Обычно газо-плазменные индикаторы состоят из нескольких подобных элементарных ячеек, число точек в каждой из которых подобрано наиболее оптимальным образом для отображения одиночных символов. (Выглядит это примерно так же, как часы в метро.) Эти дисплеи применяются в основном в специализированных ЭВМ для отображения строк символов.

Работа плазменной панели состоит из трех этапов:

1. инициализация, в ходе которой происходит упорядочивание положения зарядов среды и её подготовка к следующему этапу (адресации). При этом на электроде адресации напряжение отсутствует, а на электрод сканирования относительно электрода подсветки подается импульс инициализации имеющий ступенчатый вид. На первой ступени этого импульса происходит упорядочивание расположения ионовой газовой среды, на второй ступени разряд в газе, а на третьей — завершение упорядочивания.

2. адресация, в ходе которой происходит подготовка пикселя к подсвечиванию. На шину адресации подается положительный импульс (+75 В), а на шину сканирования отрицательный (-75 В). На шине подсветки напряжение устанавливается равным +150 В.

3. подсветка, в ходе которой на шину сканирования подается положительный, а на шину подсветки отрицательный импульс, равный 190 В. Сумма потенциалов ионов на каждой шине и дополнительных импульсов приводит к превышению порогового потенциала и разряду в газовой среде. После разряда происходит повторное распределение ионов у шин сканирования и подсветки. Смена полярности импульсов приводит к повторному разряду в плазме. Таким образом, меняя полярность импульсов обеспечивается многократный разряд ячейки.

Один цикл «инициализация — адресация — подсветка» образует формирование одного подполя изображения. Складывая несколько подполей можно обеспечивать изображение заданной яркости и контраста. В стандартном исполнении каждый кадр плазменной панели формируется сложением восьми подполей.

Таким образом, при подведении к электродам высокочастотного напряжения происходит ионизация газа или образование плазмы. В плазме происходит емкостной высокочастотный разряд, что приводит к ультрафиолетовому излучению, которое вызывает свечение люминофора: красное, зелёное или синее. Это свечение проходя через переднюю стеклянную пластину попадает в глаз зрителя.

_{17. Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ. В том случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, говорят об интерактивной компьютерной графике.}

_{ПРИНТЕРЫ}

_{Классификация и принципы работы печатающих устройств.}

_{В зависимости от порядка вывода информации различают:}

_{• Посимвольные печатающие устройства (ПУ) - выводят на носитель последовательно символ за символом.}

_{• Построчные ПУ - выводят за один цикл печати всю строку.}

_{• Постраничные ПУ - выводят за один цикл печати всю страницу.}

_{Матричные и струйные принтеры являются строчными, а лазерные принтеры - страничными.}

_{Электрографические ПУ. В основе лежит электрофотографический способ регистрации, при котором создают скрытое электронное изображение на промежуточном носителе записи с фотопроводниковым слоем на поверхности, визуализируют это изображение}

_{мелкодисперсным красящим порошком-тонером, получая при этом порошковое изображение, которое затем переносят на конечный носитель - бумагу и закрепляют термическим способом. В таких ПУ используют лазерные и светодиодные источники излучения. Во всех лазерных ПУ развертку лазерного луча вдоль строки производят электромеханическим путем с помощью вращающегося зеркального многогранника или призмы. В качестве фотопроводникового слоя применяют неорганические вещества (селен-теллур) или органические фотопроводниковые вещества. Скрытое электронное изображение визуализируют с помощью магнитной кисти (подаваемый лист заряжается так, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге). Порошковое изображение на бумаге закрепляют используя термический или термосиловой способ фиксации (прокатывают между двух нагретых валов).}

_{На рынке лазерных принтеров можно выделить печатающие устройства малого быстродействия (скорость вывода 4 ? 6 страниц в минуту), принтеры среднего быстродействия (7 ? 11 страниц в минуту) и принтеры коллективного использования, так называемые сетевые принтеры (более 12 страниц в минуту), которые имеют большой ресурс печати и могут подключаться непосредственно к сети Ethernet. Для лазерных принтеров, работающих с бумагой формата А4, стандартом де-факто становится разрешающая способность 600-1200 dpi (точек на дюйм). Принтеры, способные работать с бумагой формата А3, как правило, имеют разрешающую способность}

_{1200 dpi и выше, а также невысокую скорость вывода ? 3-4 страницы в минуту. К наиболее важным функциональным возможностям принтеров относятся такие, как поддержка технологии повышения разрешающей способности, наличие масштабируемых шрифтов (PostScript, TrueType), объем оперативной памяти и т. п.}

19. Одной из наиболее важных составляющих аппаратуры любого персонального компьютера является его видеоподсистема. Под этим понятием подразумевают монитор, видеоадаптер, набор соответствующих программ-драйверов, поставляемых в комплекте с адаптером или в составе прикладных пакетов.

Дисплей.

Под видеосистемой понимается комбинация дисплея и адаптера. Монитор (дисплей) ком­пьютера IBM PC предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Адаптер управляет дисплеем с платы в одном из разъемов расширения (в некоторых компь­ютерах адаптер находится на основной схемной плате). Мониторы могут быть цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

Текстовый режим. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки- знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоме­сто может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т. д. В число символов, изображаемых на экране в текстовом режиме могут входить и символы кириллицы (буквы русского алфавита). На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и свой цвет фона, что позволяет выводить красивые цветные надписи на экран. На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используются повышенная яркость символов, подчеркивание и инверсное изображение (темные символы на светлом фоне).

Графический режим. Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т. д. Разумеется, в этом режиме можно выводить также и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв и т.д.

В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов -на цветном. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение разрешающая способность 640 x 200 - означает, что монитор в данном режиме выводит 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора, подобно тому как и большой, и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения.

устройства вывода графической информации

Монитор. Устройство вывода видеоизображений, при помощи преобразования цифрового или аналогового сигнала. Самый главный элемент в интерфейсе пользователя компьютера с ПК.

Сюда можно отнести различные плазменные панели и дисплеи. Проектор. Световой прибор вывода графической информации, аналог монитора. С тем отличием, что он предназначен для проецирования изображения на большой экран. В домашних условиях это устройство вывода вряд ли понадобиться. Проектор используют для охвата большой аудитории, например в кинотеатрах, или научных конференциях. Принтер. Устройство вывода информации на бумажные носители или другие поверхности. Принтер преобразует цифровую информацию и печатает ее, при помощи чернил. Сюда также относятся принтеры, которые наносят графические изображения на поверхности дисков и другие материалы.

Струйный принтер Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица дюз (т. н. головка), печатающая жидкими красителями. Печатающая головка может быть встроена в картриджи с красителями (в основном такой подход используется на офисных принтерах компаниями Hewlett-Packard, Lexmark). В других моделях офисных принтеров используются сменные картриджи, печатающая головка, при замене картриджа не демонтируется. На большинстве принтеров промышленного назначения чернила подаются в головы, закреплённые в каретке, через систему автоматической подачи чернил.

Классификация

По типу печатаемого материала:

• Рулонный — оснащаются системами подмотки и смотки рулонного материала, предназначены для печати на самоклейке, бумаге, холсте, банерной ткани

• Листовой твёрдый — для печати на ПВХ, полистироле, пенокартоне. Лист материала фиксируется на станине при помощи вакуумного прижима или струбцинами. Каретка(оборудованная приводом движения по оси Х) закреплена на портале, который вместе с кареткой движется над материалом (по оси Y).

• Сувенирный — перемещение заготовки относительно головы, по оси Y, обеспечивается сервоприводом подвижного стола, кроме этого стол оснащается механизмом регулировки расстояния между заготовкой и кареткой(для печати на заготовках разной высоты). Применяются для печати на дисках, телефонах, для маркировки деталей.

• Листовой гибкий — для печати на бумаге и плёнке стандартных форматов (A3, A4 и т. п.). Оснащаются механизмом захвата и подмотки листового материала.

Кроме этого существуют струйные принтеры для 3D-печати объёмных форм.

Сравнение с другими типами

Здесь речь идёт о фотопринтерах — основном на 2011 год применении струйной технологии.

• Качество печати. Высокое качество достигается только на бумаге со специальным покрытием. На обычной офисной видны «лохматые» края.

• Цветопередача. Возможна нестабильность цветов (разные партии красок, отстой краски при бездействии и размешивание — при работе). Но в целом, из-за того, что фотопринтеры могут иметь 8 и более цветов, при регулярной калибровке цветопередача очень хороша (вплотную приближается к лидеру отрасли — химической фотопечати).

• Скорость печати. Сравнима со скоростью матричного принтера — около минуты на страницу A4. Печать чёрно-белых документов обычно быстрее.

• Стоимость отпечатка. Очень высока, более доллара на фотографическую страницу. Даже чёрно-белая текстовая страница в несколько раз дороже аналогичной лазерной.

• Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Зависит от состава чернил и материала печати^{[уточнить]}. На обычных офисных устройствах, как правило, невелика: отпечатки размазываются при трении, выцветают и боятся воды.

• Возможная длина отпечатка. Теоретически не ограничена. Возможны ограничения спулера печати (как, например, в Windows — печать идёт только страницами). Дешёвые офисные принтеры могут не иметь механизма подачи рулонной бумаги.

• Экологичность. Низкий шум. В зависимости от химического состава чернил, возможно испарение растворителя.

• Простота обслуживания. Крайне капризны, бесперебойная работа возможна только если принтер периодически печатает всеми своими картриджами. В недорогих офисных принтерах часто кончалась краска, СНПЧ большей частью решили эту проблему.

20. Трёхмерная графика (3D) Трёхмерная графика (3D — от англ. three dimensions — «три измерения») оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх. В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы (см. также: аффинное преобразование в линейной алгебре). В компьютерной графике используется три вида матриц: матрица поворота матрица сдвига матрица масштабирования

Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного. Ежегодно проходят конкурсы трехмерной графики, такие как Magick next-gen или Dominance War.

21. RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило, описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения.

Выбор основных цветов обусловлен особенностями физиологии восприятия цвета сетчаткой человеческого глаза. Цветовая модель RGB нашла широкое применение в технике.

Аддитивной она называется потому, что цвета получаются путём добавления (англ. addition) к черному. Иначе говоря, если цвет экрана, освещённого цветным прожектором, обозначается в RGB как (r₁, g₁, b₁), а цвет того же экрана, освещенного другим прожектором, — (r₂, g₂, b₂), то при освещении двумя прожекторами цвет экрана будет обозначаться как (r₁+r₂, g₁+g₂, b₁+b₂).

Цветовая модель RGB была изначально разработана для описания цвета на цветном мониторе, но поскольку мониторы разных моделей и производителей различаются, были предложены несколько альтернативных цветовых моделей, соответствующих «усредненному» монитору. К таким относятся, например, sRGB и Adobe RGB.

Цветовая модель RGB может использовать разные оттенки основных цветов, разную цветовую температуру (задание «белой точки»), и разный показатель гамма-коррекции.

Представление базисных цветов RGB согласно рекомендациям ITU, в пространстве XYZ: Температура белого цвета: 6500 кельвинов (дневной свет).

Описание цвета тройкой чисел наводит на мысль считать эти числа координатами точки в пространстве. Тогда получается, что коды всех цветов заполняют куб с ребром 1. Такой куб изображен на рис. 1. В кодирование цвета вмешалась геометрия.

Яркость цвета определяется тем, насколько близка к 1 хотя бы одна из координат точки, соответствующей данному цвету. А чем ближе точка к диагонали, соединяющей черный и белый цвета, тем меньше насыщенность цвета, обозначенного этой точкой.

Если мы соединим точки с максимальной интенсивностью, то мы получаем треугольник Паскаля.

22. Система аддитивных цветов

Если с близкого расстояния (а ещё лучше с помощью лупы) посмотреть на экран работающего монитора или телевизора, то нетрудно увидеть множество мельчайших точек красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue) цветов. Дело в том, что на поверхности экрана расположены тысячи фосфоресцирующих цветовых точек, которые бомбардируются электронами с большой скоростью. Цветовые точки излучают свет под воздействием электронного луча. Так как размеры этих точек очень малы (около 0,3 мм в диаметре), соседние разноцветные точки сливаются, формируя все другие цвета и оттенки, например:

красный + зеленый = желтый,

красный + синий = пурпурный,

зеленый + синий = голубой,

красный + зеленый + синий = белый.

Компьютер может точно управлять количеством света, излучаемого через каждую точку экрана. Поэтому, изменяя интенсивность свечения цветных точек, можно создать большое многообразие оттенков.

Таким образом, аддитивный (add — присоединять) цвет получается при объединении (суммировании) лучей трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Если интенсивность каждого из них достигает 100%, то получается белый цвет. Отсутствие всех трех цветов дает черный цвет. Систему аддитивных цветов, используемую в компьютерных мониторах, принято обозначать аббревиатурой RGB .

Система субтрактивны х цветов

В системе субтрактивных цветов основными являются голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow). Каждый из них поглощает (вычитает) определённые цвета из белого света, падающего на печатаемую страницу. Вот как три основных цвета могут быть использованы для получения чёрного, красного, зелёного и синего цветов:

голубой + пурпурный + жёлтый = чёрный,

голубой + пурпурный = синий,

жёлтый + пурпурный = красный,

жёлтый + голубой = зелёный.

Смешивая основные цвета в разных пропорциях на белой бумаге, можно создать большое многообразие оттенков.

Белый цвет получается при отсутствии всех трёх основных цветов. Высокое процентное содержание голубого , пурпурного и жёлтого образует чёрный цвет. Точнее, чёрный цвет должен получиться теоретически, в действительности же из-за некоторых особенностей типографских красок смесь всех трёх основных цветов даёт грязно-коричневый тон, поэтому при печати изображения добавляется ещё чёрная краска (Black).

Систему субтрактивн ы х цветов обозначают аббревиатурой CMYK (чтобы не возникла путаница с Blue, для обозначения Black используется символ К).

В компьютерной графике палитра — ограниченный набор цветов, который позволяет отобразить графическая система компьютера.

Из широкого цветового пространства выбираются любые N цветов, и их координаты (обычно: R, G и B) хранятся в специальной таблице — палитре. Данные растровой графики, использующие палитру, представляют собой массив, где хранятся номера (индексы) цветов в палитре.

Палитровая графика позволяет совместить широкий цветовой охват изображения с невысоким расходом памяти.

23. Разрешающая способность изображения характеризуется его размером в пикселях по координатам x и y.

Различают разрешающую способность изображения и разрешающую способность при его отображении или регистрации.

Разрешающая способность изображения при его отображении характеризуется количеством пикселей на экране монитора, которая определяется текущим режимом работы видеоконтроллера (видеокарты).

Разрешающая способность изображения, а также цветовое разрешение (палитра изображения) определяет его размер в байтах.

B

G S=M×N×I

R M - размеры изображения в пикселях

I I – количество байт на 1 пиксель изображения

M

N

S - объём, занимаемый изображением на диске

Разрешающая способность на экране монитора зависит от разрешающей способности самого монитора и установленного режима.

К параметрам отображения относят также разрешающую способность режима отображения. Для мониторов - 75÷120 dpi – количество пикселей на один дюйм изображения.

Разрешающая способность и размеры изображения при его регистрации

300÷1200 dpi – детализация для принтера

24. Субтрактивная цветовая модель (CMYK) - Субтрактивная цветовая модель CMYK, описывающая синтез печатных красок. Для описания одного пиксела стандартного изображения используется 32 бита информации (4 байта). Как следует из названия аббревиатуры цветовой модели, CMYK - это сокращения от названия четырех используемых в печати красок - синей (Cyan), пурпурной (Magenta), желтой (Yellow), и черной (blacK).

Теоретически, для получения любого цвета, который находится в рамках цветовой модели, достаточно 3 красок, без использования черной. Практически же, из-за физических недостатков красок (в первую очередь, несовершенства использованного в красках пигмента, в основном, из-за синей составляющей) при смешении 100% cyan, magenta и yellow в печати получается темный грязно-коричневый цвет.

Именно поэтому, для "поддержания" черной составляющей и был введен четвертый компонент печатных красок - черная краска. При цветоделении (переходе в субтрактивную модель CMYK) некоторая часть "серого" цвета, образованного тремя компонентами красок Cyan, Magenta, Yellow, частично заменяется черной краской.

25. Технічне забезпечення комп'ютерної графіки. Пристрою введення графічної інформації. Сканери – принцип дії, характеристики, переваги та недоліки.

Сканер — устройство, выполняющее преобразование изображений в цифровой формат — цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

Бывают ручные , рулонные, планшетные и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Принцип работы однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.

26. Технические средства КГС делятся на устройства ввода Г. И., устройства вывода и устройства обработки.

Дигитайзеры или Г. планшеты предназначены для ввода в компьютер координат геометрических объектов. Могут выполнять так же функции указания для ввода команд.

1 – неподвижная направляющая

2 – подвижная, содержащая трасоблочную передачу

На осях этой передачи – оптико – механические датчики. При перемещении трасоблочной передачи приходят в движение, вращая датчики 4, которые вырабатывают импульсы в соответствии с величиной перемещения.

Дигитайзеры имеют формат от А1 до А0. Точность считывания координат – 5/100 мм.

Достоинства: высокая надёжность.

Недостатки: необходимость точность указывания проводников на планшете, подверженность э/м помехам.

27. Значительную долю рутинных работ составляют графические работы, реализация которых осуществляется с помощью компьютерных систем (компьютерная графика).

Компьютерная графика в системе автоматизированного проектирования выполняет, как минимум, две функции:

• Изготовление конечного продукта работы – комплекта технических документов на изделие (функция регистрации).

• Обеспечение эффективного (графического) диалога пользователь- ЭВМ (функция поддержки диалога).

Виды компьютерной графики

Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

• В растровой графике изображение представляется в виде набора окрашенных точек. Такой метод представления изображения называют растровым. Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художниками, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры.

• Векторный метод - это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор - это набор данных, характеризующих какой-либо объект.

Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агенствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.

• Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании.

Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину.

• Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

28. Растрова графіка. Основні поняття. Організація растрових файлів. Переваги й недоліки растрових файлів.

Растровое изображение — изображение, представляющее собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах (растр).Изображения в растровой графике состоят из отдельных точек различных цветов, образующих цельную картину (наподобие мозаики) Типичным примером растровой графики служат отсканированные фотографии или изображения созданные в графическом редакторе PhotoShop. Применение растровой графики позволяет добиться изображения высочайшего фотореалистичного качества. Но такие файлы очень объемны и трудноредактируемы (каждую точку приходиться подправлять вручную) При изменении размеров качество изображения ухудшается. Так при уменьшении исчезают мелкие детали, а при увеличении картинка превращается в набор пикселей. При печати растрового изображения или при просмотре его на устройствах, имеющих недостаточную разрешающую способность значительно ухудшается восприятие образа.

Изображение (объект) может быть монохромным (штриховым), черно-белой фотографией (в градациях серого) и цветным. Любой рисунок можно представить набором мозаичных точек.

Суть принципа точечной графики: если надо закодировать какой-то объект, то на него "накладываем" сетку и создаем матрицу (таблицу) той же размерности, заполняя единицами ячейки, наложенные на объект, и нулями вне объекта. Если границы оригинального объекта параллельны границам ячеек сетки, получается идеальная матрица (bitmap) из нулевых и единичных битов, которая представляет закодированное изображение объекта. Если эту матрицу вывести на экран или принтер или на диск для хранения, то получим оттиск объекта. Таким образом, с помощью отдельных блоков можно закодировать изображение любого объекта - известный древний способ рисования по клеточкам!

Но идеальный случай, когда границы объекта совпадают с направляющими линиями матрицы, реализуется редко. Ясно, что, если имеем полностью пустые и полностью заполненные квадратики - это биты 0 и 1. А если не полностью заполненные и не полностью пустые? Очевидно, что в общем случае нужно установить порог: Ниже этого порога - нолики? а выше - единицы. Например, если порог меньше 1/2, то 0, если больше, то 1.