КГ – компьюторная графика.

1/ Что такое пиксель? Что такое разрешающая способность графической системы? Как обозначается разрешающая способность графической системы?

Пиксель – наименьший логический элемент двумерного цифрового изображения в растровой графике, а также (физический) элемент светочувствительной матрицы (иногда называемый сенсель — от sensor element) и элемент матрицы дисплеев (иногда именуемый Пэл), формирующих изображение. Пиксель представляет собой неделимый объект прямоугольной, обычно квадратной, или круглой формы размером 2x2, 3x3, 4x4 и обладающий определённым цветом.

Растровое компьютерное изображение состоит из пикселей, расположенных по строкам и столбцам. Чем больше пикселей в строке и по вертикали, тем выше разрешающая способность изображения на экране. Большинство форматов графических файлов позволяют хранить данные о разрешении в dpi (англ. dots per inch), но это исключительно справочная величина. Эта величина говорит о каком-то количестве точек на единицу длины, например 300 dpi означает 300 точек на один дюйм. 

Чем больше пикселей на единицу площади содержит изображение, тем более оно детально. Максимальная детализация растрового изображения задаётся при его создании и не может быть увеличена. Если увеличивается масштаб изображения, пиксели превращаются в крупные зёрна. Посредством интерполяции ступенчатость можно сгладить. Степень детализации при этом не возрастает, так как для обеспечения плавного перехода между исходными пикселями просто добавляются новые, цвет которых вычисляется на основании цвета соседних пикселей исходного изображения.

В настоящее время практически все графические системы используют растровый принцип создания изображения. Суть его заключается в том, что изображение рассматривается как массив — растр — простейших элементов, или пикселей (pixels). Каждый пиксель имеет четко заданное положение на экране (рис. 1.2). Массив кодов, определяющих засветку пикселей на экране, хранится в отдельной области памяти, которая называется буфером кадра (frame buffer).  Глубина (depth) буфера кадра характеризует количество бит информации, определяющих засветку каждого отдельного пикселя, в частности количество цветов, которое может быть представлено на экране данной системы. Например, буфер глубиной 1 бит позволяет выводить только двухградационное изображение, а буфер глубиной 8 бит может выводить изображение, состоящее из элементов 2⁸ = 256 цветов. Современные полноцветные (full-color) системы характеризуются глубиной буфера 24 бита (а иногда и больше). Такие системы способны создавать по-настоящему фотореалистическое изображение. Иногда их называют системами с правильной цветопередачей (true-color), или RGB-системами, поскольку в кодировке засветки каждого пикселя можно выделить отдельные группы битов, характеризующие интенсивность засветки по каждому из основных цветов, — красному (red), зеленому (green) и синему (blue). В более простых системах буфер кадра выделяется в основной памяти компьютера. Размер буфера кадра определяет, в конце концов, одну из главных характеристик графической системы — разрешающую способность (или разрешение).

2/ Что такое палитра? От чего зависит количество цветов в палитре?

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

Цветовая палитра. Это таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет. Самый удобный для компьютера способ кодирования цвета – 24-разрядный, True Color

Принцип действия

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.

Цветовые модели (ЦМ) – это система представления цветов с помощью ограниченного числа красок, доступных на устройствах печати или мониторах. Иногда ЦМ называют

3/ Чем занимается машинная графика?

Машинная графика – это совокупность методов и приемов для преобразования при помощи персонального компьютера данных в графическое представление или графическое представление в данные. Таким образом, машинная графика представляет собой комплекс аппаратных и программных средств для создания, хранения, обработки и наглядного представления графической информации с помощью компьютера.

Обработка информации, представленной в виде изображений, с помощью персонального компьютера имеет несколько разновидностей и практических приложений. Исторически сложилось так, что область манипулирования с изображениями, разделяют на три направления: компьютерная (машинная) графика, обработка изображений, распознавание (анализ) образов.

В задачи компьютерной графики входит синтез (воспроизведение) изображения, когда в качестве исходных данных выступает смысловое описание объекта (образа). Простейшие примеры задач компьютерной графики: построение графика функции одной переменной y=f(x), визуализация процесса вращения трехмерного тела (куб, тетраэдр и т.д.), синтез сложного рельефа с наложением текстуры и добавлением источника света. Здесь также можно выделить бурно развивающуюся в настоящее время интерактивную компьютерную графику. Это система, с которой пользователь может вести "диалог" на уровне команд. Примерами могут быть всевозможные системы автоматизированного проектирования (САПР), геоинформационные системы (ГИС), компьютерные игры.

Машинная графика широко применяется в системах автоматизированного проектирования (САПР) различных изделий. Конструкторы средствами машинной графики получают чертежи отдельных типовых деталей и сборочные чертежи узлов. Используя различные манипуляторы, инженеры могут многократно изменять виды и конструктивные характеристики проектируемого изделия. Архитектор, рассматривая задуманную композицию в различных ракурсах, может многократно изменять ее, сравнивать десятки вариантов, на прорисовку которых вручную у него ушло много времени. Сочетание фототехники с машинной и ручной графикой значительно расширяет область применения компьютерной графики. Машинная графика позволяет дизайнеру формировать геометрические объекты и наблюдать на экране дисплея их образы в различных ракурсах на всех этапах творческого процесса. С помощью ее средств автоматически изготавливаются объемные модели, сложные литейные формы и штампы, минуя трудоемкие шаблонные работы. Обувь и одежда могут конструироваться также средствами машинной графики, включенной в систему САПР. При исследованиях в различных областях науки и техники компьютерная и машинная графика наглядно представляет результаты расчетных процессов и обработки экспериментальных данных. Компьютер строит модели и мультипликационные кадры, отображающие физические и химические процессы, структуры молекул, конфигурации электромагнитных полей. Средствами машинной графики воспроизводятся переданные из космоса снимки других планет и комет, а также томограммы и другие изображения в медицине и биологии. Машинная графика применяется для моделирования (имитации) непредсказуемых ситуаций при подготовке на электронных тренажерах водителей автомобилей, летчиков, пилотов космических кораблей. Компьютерная модель автомобиля, "врезавшегося" в модель стены, позволяет инженеру проанализировать, что произошло с моделями пассажиров, и усовершенствовать конструкцию автомобиля. Метрическая точность и высокая скорость изготовления машинных чертежей обуславливает их широкое применение в картографии и топографии.

Машинная графика экономит труд и время художника-мультипликатора, позволяя ему рисовать только ключевые кадры эпизода, создавая без участия художника (автоматически) все промежуточные картинки.

Художники и режиссеры создают с помощью компьютеров не только заставки для кино и телепередач, но и компьютерные фильмы, восхищая зрителя фейерверками красок, форм, фантазии, скорости и звуков.

Машинная графика широко используется в компьютерных играх, развивающих у человека фантазию, изобретательность, логику, скорость реакции и любознательность. Современные компьютерные игры своей популярностью обязаны именно машинной графике.

Наглядность и доступность графического представления информации, мощные изобразительные возможности обеспечивают машинной графике прочное место и в учебном процессе. Даже школьники начальных классов работают с графическими терминалами как с инструментом для рисования и создания графических композиций, что весьма полезно для развития воображения, живости ума и скорости реакции.

Многие разделы математики, физики, информатики и других дисциплин могут быть достаточно успешно освоены только с привлечением зрительных образов, графических изображений и иллюстраций. Поэтому главной частью современного арсенала педагогического инструмента таких разделов являются хорошо подобранные иллюстрации на экранах компьютера. В практику преподавания различных дисциплин все более активно вводятся автоматизированные обучающие системы, в которых основная психолого-педагогическая нагрузка возложена именно на средства машинной графики.

Следует отдельно отметить область, которая сейчас проникла во все сферы человеческого бытия. Речь идет о трехмерной (3D) графике как подразделе компьютерной графике в целом.

4/ Растровая и векторная графика. Достоинства и недостатки.

Понятие растровой графики

Рaстровая грaфика - это файл данных или структура, представляющая собой обычно прямоугольную растровую решетку на компьютерном мониторе и других отображающих устройствах и материалах, а также светочувствительных матрицах устройств получения изображения. Изображения, представленные посредством пикселей, называются растровыми, то есть разложенными на элементы. Основой растрового изображения является растровая решетка, мельчайшим элементом которой является пиксель.

Пиксель - это наименьший логический элемент двухмерного цифрового изображения в растровой графике. Это неделимый объект квадратной или круглой формы, размером 1, 2х2, 3х3, 4х4 точки. Растровое изображение состоит из пикселей, расположенных по строкам и столбцам. Важной характеристикой изображения является разрешение, то есть величина, определяющая количество пикселей на единицу площади (обычно дюйм). Более высокое разрешение означает более высокий уровень детализации, лучшее качество, и наоборот.

Достоинства растровой графики:

1. 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.

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

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

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

Недостатки растровой графики:

1. Для хранения растровых изображений требуется большой объем памяти;

2. Невозможность идеального масштабирования. Растровое изображение после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, кривые и прямые линии, которые выглядели гладкими, могут неожиданно стать пилообразными. Если уменьшить, а затем снова увеличить до прежнего размера растровый рисунок, то он станет нечётким и ступенчатым, а закрашенные области могут быть искажены.

3. Интерполяция изображения.

Важно заметить, что приведенные здесь недостатки и достоинства очень субъективны и меняются вместе с совершенствованием компьютерных технологий. Рaстровая графика создaeтся сканeрами, фотоaппаратами, в растровых графичeских рeдакторах, путем экспорта из векторных редакторов, или же в виде скриншотов.

Векторная графика - это графика, в которой изображение описывается кривыми Безье с использованием опорных точек, которые создают тем самым контур изображения. Цвет задается цветом контура и области внутри этого контура. Векторный графический объект включает два элемента: контур и его внутреннюю область, которая может быть пустой или иметь заливку в виде цвета, цветового перехода (градиента). Контур может быть как замкнутым, так и разомкнутым. В векторном объекте он выполняет двойную функцию. Во-первых, с помощью контура можно менять форму объекта. Во-вторых, контур векторного объекта можно оформлять (тогда он будет играть роль обводки), предварительно задав его цвет, толщину и стиль линии...

Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Векторная графика состоит из кривых, имеющих координаты, цвет и прочие параметры, а также замкнутых областей, заполненных определенным цветом. Границы этих областей также описываются кривыми. Файл с векторной картинкой содержит координаты и параметры кривых.

Векторная графика применяется при создании цифровых объектов с использованием мелких кеглей или логотипов, для которых важно сохранять четкие контуры, при неограниченном масштабировании.

 К сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей. Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой. Это приводит к увеличению размера файла. Перевод изображения из растрового в векторный формат приводит к наследованию последним невозможности корректного масштабирования в большую сторону. От увеличения линейных размеров количество деталей или оттенков на единицу площади больше не становится. Это ограничение накладывается разрешением вводных устройств (сканеров, цифровых фотокамер и др.)

Результаты обработки векторных изображений не зависят от разрешающей способности оборудования, качество изображения не ухудшится, если вы будете изменять размер, цвет и т.Д..

Векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

	Достоинства векторной графики: минимальный объем файла, полная свобода трансформаций; аппаратная независимость; oбъектно-ориентированный характер векторной графики.	Недостатки векторной графики: отсутствие аппаратной реализуемости; программная зависимость; жесткость векторной графики.

Когда в растровых редакторах говорят о выделении объекта, то имеют в виду совокупность точек в виде области сложной формы. Процесс выделения очень часто является трудоемкой и кропотливой работой. При перемещении такого выделения появляется«дырка». В векторном же редакторе объект представляет совокупность графических примитивов и для его выделения достаточно выбрать мышкой каждый из них. А если эти примитивы были сгруппированы соответствующей командой, то достаточно «щелкнуть» один раз в любой из точек сгруппированного объекта. Перемещение выделенного объекта обнажает нижележащие элементы.

Тем не менее, существует тенденция к сближению. Большинство современных векторных редакторов способны использовать растровые картинки в качестве фона, а то и переводить в векторный формат части изображения встроенными средствами (трассировка). Причем обычно имеются средства редактирования загруженного фонового изображения хотя бы на уровне различных встроенных или устанавливаемых фильтров. 8-я версия Illustrator'a способна загружать .psd-файлы Photoshop'a и использовать каждый из полученных слоев. Кроме того, для использования тех же фильтров, может осуществляться непосредственный перевод сформированного векторного изображения в растровый формат и дальнейшее использование как нередактируемого растрового элемента. Причем, все это помимо обычно имеющихся конвертеров из векторного формата в растровый с получением соответствующего файла.

5/ Какой примитив в векторной графике представляется уравнением y=kx+b?

Прямая линия. Ей соответствует уравнение y=kx+b. Указав параметры k и b, всегда можно отобразить бесконечную прямую линию в известной системе координат, то есть для задания прямой достаточно двух параметров.

Как уже было сказано выше, основным элементом изображения в векторной графике является линия.  Объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров. Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой.  Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.  В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур. Рассмотрим несколько видов линий:  • Точка. На плоскости задается двумя числами (х, у), определяющими ее положение относительно начала координат.  • Прямая линия. Обычно график прямой линии описывается уравнением y=kx+b. Зная параметры k и b, всегда можно нарисовать бесконечную прямую линию в известной системе координат.  • Кривая второго порядка. К кривым второго порядка относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и другие линии, уравнения которых не содержат степеней выше второй. Прямые линии – это частный случай кривых второго порядка. Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба. Самая общая формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так: x2+ay2+a2xy+a3x+a4y+a5=0.  • Кривая третьего порядка. Эти кривые могут иметь точку перегиба. Кривые третьего порядка хорошо соответствуют тем линиям, которые можно наблюдать в живой природе, поэтому в качестве основных объектов векторной графики используют именно такие линии. Все прямые и кривые второго порядка являются частными случаями кривых третьего порядка. В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так: x3+ay3+a2x2y+a3x y2+ a4x2+ a5y++a6xy+a7x+a8y + a9=0.  • Кривые Безье. Это частный случай отрезков кривых третьего порядка. Для их описания необходимо меньше параметров, и потому работать с ними удобнее. Метод построения кривой Безье основан на использовании пары касательных, проведенных к линии в точках ее концов. На практике эти касательные выполняют роль рычагов, с помощью которых линию изгибают так, как это необходимо. На форму линии влияет не только угол наклона касательной, но и длина ее отрезка.  Большинство векторных редакторов для изображения и хранения кривых линий используют именно кривые Безье. 

6/ Какими свойствами обладает объект в графической системе AutoCAD?

Атрибуты графических примитивов. Уровни, слои, цвета и типы линий

  Рисунок 3.7. Диалоговое Изменение свойств

Уровень и Высота Уровень определяет значение координаты Z, а Высота определяет толщину примитива вдоль оси Z т.е. задавая высоту можно обрисовывать 3-х мерные объекты. Для работы с уровнями используется команда Уровень (Elev), уровень и высоту можно задать используя команду 'ДИАЛПРИМ ('ddmodes) Команда имеет вид:   Command: elev New current elevation <20.0000>: 30 New current thickness <5.0000>:

Цвет - представляет  собой  число от 1 до 256,  соответственно  которому выбирается реальный цвет, выводимых на экран элементов чертежа(графическим и текстовым примитивам). Чаще всего, первым  семи цветовым  номерам присвоены стандартные  значения  следующим  образом: 1 – красный  (red); 2 - желтый (yellow); 3 - зеленый (green); 4 - голубой (cyan); 5 - синий (blue); 6 - фиолетовый (magenta); 7 - белый (white). Можно использовать как порядковые номера цветов так и их численное значение. Установка цвета может быть выполнена несколькими способами: 1). С помощью команды Формат/ Цвет выбранной из меню. При этом AutoCAD выведет на экран диалоговое окно (рис.3.1.) позволяющее установить необходимый цвет рисования. 2) С помощью команды Color  введенной из командной строки.

Тип линии

Элементы чертежа можно вычерчивать различным типом линий. Тип линии - это шаблон (комбинации тире, точек и пробелов) по которому обрисовываются линии системы AutoCAD (отрезок, луч, прямая, полилиния, круг, эллипс и т.д.). Каждый тип линии имеет имя.  Имя может содержать до 31 знака,  и может включать буквы, цифры и специальные  символы: "$" (доллар),  "-" (дефис), "_" (нижняя).  Тип линии можно выбрать из библиотеки стандартных  типов  линий,  или создавать свои собственные  шаблоны типов линий. Имена некоторых типов линии: continuous                      dash dot                         ___ . ___ . ___ . ___ . ___ dash                              - - - - - - - - - - - - - - - - - - - dot                                . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Типом линий по умолчанию для всех  вновь  создаваемых уровней будет тип, называемый "continuous" (непрерывная), который обозначает обычную сплошную линию. Текущий тип линии м.б. изменен командами Тип Линии (linetype) и (ddltype): 

Создание и настройка слоев чертежа Чертеж, создаваемый в системе AutoCAD, организован в виде набора слоев. Каждый слой содержит часть общего рисунка. Например, слой Center предназначен для проведения осевых линий, слой Frame - для рамки и основной надписи, слой Main - для детали. Для создания/настройки системы слоев используется команда меню Формат/Слой и диалоговое окно Свойства слоя и типа линии (рис. 3.5)  или кнопка        либо команда  layer, вводимая с командной стоки.

Источник: http://life-prog.ru/view_autocad.php?id=10

Линии обладают тремя основными свойствами:

1. Цвет линий;

2. тип линий;

3. толщина линий.

7/ Масштабирование графических изображений в графической системе АutоСАD.