2. Канал ввода информации

Ввод информации в ИГС предполагает следующие этапы работы ИГС:

1. построение объекта моделирования;

2. управление объектом;

3. изменение параметров объекта.

Из рисунка видно, что пользователь в диалоговом режиме имеет возможность воздействовать на прикладную структуру данных и ПГП.

Воздействие на прикладную структуру данных предполагает изменение описания самого объекта: геометрические размеры, взаиморасположение отдельных деталей, цветовые свойства материалов.

Воздействие на ПГП аналогично рассмотрению объекта с помощью видеокамеры: изменение ракурса просмотра («облет»), изменение расстояния до объекта (трансфокация), изменение освещенности источника.

6. Растровая развертка примитивов

Выше было показано, что графическая модель объекта описывается в терминах, наиболее удобных для векторных устройств вывода графической информации. Однако тенденция резкого снижения стоимости и компактности памяти регенерации позволили перейти к более прогрессивной технологии систем с растровой разверткой. Тем не менее от векторного описания объекта уйти невозможно по причине объема хранимой информации (если хранить описание в виде кадров ПР- требуются огромные объемы) и реализации видовых операций. Большая часть алгоритмов как двухмерной так и трехмерной МГ, рассматриваемых далее, ориентирована на растровую развертку изображения( сентенции по векторной графике), поэтому прежде чем приводить их описание рассмотрим методы растровой развертки.

Изображение в растровой графике представляет собой совокупность пикселов, расположенных в строго заданных координатах видовой плоскости. Для получения растрового изображения объекта необходимо «засветить» пикселы наиболее близко прилежащие к отображаемому примитиву. Процесс определения пикселов, наиболее точно аппроксимирующих примитив называется разложением в растр или преобразование в растровую форму.

Основной смысл разработки алгоритмов растровой МГ заключается в следующем. В системе МК координаты объекта с точки зрения программирования представлены в виде действительных чисел. Известно, что по времени операции в ЭВМ с действительными числами (Real) на порядок выше чем операции с целыми числами (Integer). Кроме этого, операции с целыми числами легко поддаются схемо-технической реализации, что еще на порядок увеличивает скорость обработки информации. Примером тому является разработка видеоускорителей, реализующих эти алгоритмы.

УСКОРИТЕЛИ !!!!!!

1. Растровая развертка прямых линий

Начнем рассмотрение вопросов растровой развертки с построения прямой линии (см . рисунок ).

Рис. 6-1 Разложение в растр отрезка прямой линии

Из рисунка видно, что решение задачи сводится к вычислению координат близлежащих пикселов. Данная задача достаточно просто решается, если воспользоваться известной формулой:

у = mх+b

(3)

На основе формулы (3) реализуется простой пошаговый алгоритм:

1. x_i= x_н ;

2. y_i= y_н ;

3. x_i+1= x_{i +1}x;

4. y_i+1= m x_{i +1}+ b.

Алгоритм значительно упрощается, если учесть что при x=1 (шаг дискретизации) m=y = у_i+1-y_i (т.е. y равен тангенсу угла наклона прямой линии).

Реализация данного алгоритма может быть осуществлена в виде цифрового дифференциального анализатора [ ]. Основным недостатком этого метода является необходимость обработки чисел с плавающей запятой (y и m – вещественные числа).

Алгоритм, предложенный Брезенхемом, оперирует только целыми числами.

Рассмотрим следующий рисунок:

Рис. 6-2

Предполагается, что пиксел P_i-1 уже определен. Задача заключается в установлении одного из пикселов T_i или S_i.

Для определения нужного пиксела на каждом шаге вычисляется управляющая переменная d_i, пропорциональная разности между t и s. Если s<t, выбирается пиксел S, в противном случае T.

Опуская теоретические выкладки, с которыми можно познакомиться в [ ], приведем конечный результат:

Начальные значения

1. x₁ = x_н;

2. y₁ = y_н;

3. dx = |x_к – x_н|_;

4. dy = |y_к – y_н|_;

5. d₁= 2dy – dx;

Вычисление

Вычисление управляющей переменной для шага i + 1: x = x+1;

1. если d_i  0, выбирается пиксел T_i, тогда y_{i =} y_i-1 +1 и d_{i+1 =} d_i + 2(dy-dx);

2. если d_i < 0, выбирается пиксел S_i, тогда y_{i =} y_i-1 и d_{i+1 =} d_i + 2dy.

Данный алгоритм представлен для расчета в 1-м квадранте (тангенс угла наклона находится в диапазоне 0-1). Его практическая реализация и доработка предлагается читателю в качестве упражнения. Как видно, все переменные являются целочисленными. Единственная операция умножения на 2 может быть реализована как сдвиг влево. Таким образом, данный алгоритм может быть легко реализован в виде логической схемы.