Лекція 1. Вступ.Цілі і задачі курсу.Область застосування.Стандарти машинної графіки.

1.1.Цілі і задачі курсу. Предметом дисципліни “ Комп’ютерна графіка “ є вивчення принципів та методів розбудови графічних об’єктів та засобів перетворення їх програмовим шляхом .

Мета вивчення дисципліни полягає в тому, щоб ознайомити студента:

-з основними графічними примитивами, з яких складаються графічні об’єкти; - з основними принципами і методами реалізації діалогових програм; - з стандартізацією машинної графіки; -з системи автоматизованного проектування графічних програм.

1.1.1.Задачі вивчення дисципліни В результаті вивчення дисципліни студент повинен: Знати: - основні графічні примітиви; - методи перетворення графічних об’єктів; - можливості автоматизації на різних етапах розробки програм. Уміти: - виконувати необхідні обгрунтування, розрахунки та побудування, зв’язанні з конструюванням графічних об’єктів; - застосовувати сучасні методи перетвореня графічних об’єктів; - отримувати креслення за допомогою засобів машинного проектування; - розробляти інтерфейс користувача за допомогою систем Delphi або Bilder C++. Мати уяву: - про технічні засоби машинної графіки; - про вибір оптимальних параметрів графічних систем; - про перспективи розвитку систем машинної графіки.

1.2.Сфери застосування комп'ютерної графіки

Машинна графіка в даний час використовується в різних областях промисловості, в економіці, в урядових організаціях, у навчальних закладах, а також вдома. Перелік її застосувань надзвичайно великий і продовжує швидко рости в міру того, як стають легкодоступними прості дисплейні пристрої. Нижче приводиться перелік типових областей використання Ілюстративна графіка використовується найчастіше для висновку .двовимірних і тривимірних графіків математичних, фізичних чи економічних залежностей, гистограмм, лінійних і кругових діаграм, графіків планованого виконання робіт, графіків запасу і фактичного виконання і ще багатьох інших видів малюнків. Усі вони використовуються для подавання тенденцій чи структур, що існують у розглянутих даних, у доступній чи компактній формі, щоб поліпшити розуміння складних явищ і спростити процес прийняття рішень.

Картографія. Машинна графіка використовується для точного представлення на папері чи плівці географічних і інших природних явищ. Прикладами можуть бути географічні і рельєфні карти, дослідницькі карти для буріння і гірських робіт, океанографічні карти, карти погоди й ізоліній, карти для розвідки нафти і карти щільності населення. В даний час усе більше поширення одержують системи керування географічно прив'язаними об'єктами, називані геоинформаційними системами (ГИС), що використовують картографічний ннтерфейс.

Автоматизація креслярських і конструкторських робіт. У системах автоматизованого проектування машинна графіка використовується при проектуванні компонентів і систем механічних, електричних, електромеханічних і електронних пристроїв. До таких систем відносяться складні структури ( наприклад, будинки, хімічні й енергетичні установки, кузови автомобілів, фюзеляжі літаків і корпуса судів і їхні внутрішні частини), оптичні схеми, телефонні мережі і мережі ЕОМ. Основна увага іноді звертається тільки на випуск точних креслень деталей, вузлів і зборок. Однак частіше увага приділяється інтерактивній роботі з моделлю проектованого компонента чи системи, щоб перевірити, наприклад , її механічні, електричні чи теплові властивості. Часто модель інтерпретується моделюючою програмою, що видає інформацію про поводження системи оператору за дисплейним пультом для виконання наступних циклів проектування і перевірки. По закінченні проектування об'єкта .допоміжні програми можуть зробити постобработку проектної бази даних з метою підготовки переліків деталей і зведеної 'відомості необхідних матеріалів, сформувати стрічки для обробних центрів.

Моделювання і мультиплікація. Усе більшу популярність здобувають виготовлені за допомогою ЕОМ мультфільми, що демонструють поводження різних реальних чи моделируемых об'єктів у часі. З їхньою допомогою можна вивчати не тільки математичні фігури, але також математичні моделі для таких досліджуваних наукою явищ, як потік рідини, ядерні і хімічні реакції, фізіологічні системи і деформація конструкцій під навантаженням, шляхом візуального представлення ефектів видозміни. Щодо нової, потребуючої дуже досконалих технічних засобів, областю є виготовлення мультфільмів в інтерактивному режимі; такі мультфільми мають високі візуальні якості, а найпростіші з них стають економічно ефективними за рахунок використання розвитих методів машинної графіки, що дозволяють уникнути рутинної роботи. Іншим застосуванням електронної мультиплікації є літні тренажери. Вони дозволяють генерувати не тільки нерухомий світ, у якому рухається літак, але і такі спеціальні ефекти, як хмари, туман, смог, нічні вогні, а також інші літальні апарати різних форм і розмірів. При підготовці до посадки на Місяць космонавти, що, повинні були керувати посадковим модулем і орбітальним кораблем, навчалися на тренажері операціям стикування. До першого польоту на космічному кораблі багаторазового використання «Шаттл» його пілоти протягом декількох років проводили підготовку також на тренажері.

Як уже говорилося, функціонування апаратної і програмної частини обчислювальної системи можна з успіхом моделювати за допомогою ЕОМ, представляючи в графічному виді взаємодію її компонент і зміну їхніх станів. З іншого боку, найпростіші ігрові автомати моделюють примітивний двовимірний і тривимірний світ у реальному часі з обмеженими можливостями динаміки зображення

Керування процесами. Якщо літний чи тренажер ігровий автомат дають можливість користувачу спілкуватися з моделлю дійсного чи уявлюваного світу, то в багатьох інших застосуваннях користувач може працювати в інтерактивному режимі безпосередньо з деякими аспектами реального світу. Дисплеї стану на нафтоперегінних заводах, електростанціях і в мережах ЕОМ дозволяють представити візуально значення, що надходять від датчиків, розміщених у найбільш важливих крапках системи; при виникненні аварійних ситуацій у роботу вступає оператор. Командири військових з'єднань бачать дані про стан поля 'бою (кількість і положення бойових машин, зведення про введений у бій зброї, переміщенні військ, втрати) на командно-контрольних дисплеях і в міру потреби переглядають свою тактику. Авіадиспетчери в аеропортах разом із плямою на екрані радіолокатора бачать генерируемую ЕОМ інформацію (ідентифікація літака, його стан), що дозволяє їм швидше і ефективніше керувати польотами, чим при використанні звичайного радіолокатора без супровідних написів. Оператори в центрах керування космічними польотами стежать за телеметричною інформацією . і в міру необхідності дають команди на виконання корекції.

Авт.ция канцелярських робіт і електронна публікація. Усе більше поширення одержує використання алфавітно-цифрових і графічних терміналів для формування і поширення інформації в • адміністративних установах і навіть у побуті. З їхньою допомогою можна виготовляти як традиційні друковані документи (тверда копія), так і «електронні документи», що містять не тільки текст, але також таблиці,графіки й іншу двовимірну інформацію.

Мистецтво і реклама. Загальною метою комп'ютерного мистецтва і реклами є вираження деякого змісту і залучення уваги публіки за допомогою эстетически приємних зображень. Творець зображення має у своєму розпорядженні розвиті засоби для моделювання об'єкта і представлення світла і тіней. Системи «Teletext» і «Videotext» забезпечують більш прості, але досить інформативні зображення. Нарешті, одним з економічно ефективних застосувань машинної графіки стало виготовлення слайдів для представлення комерційної, наукової і навчальної інформації: це зв'язано зі швидким ростом вартості робочої сили при використанні традиційних способів підготовки таких матеріалів.

Мультимедиа. Комп'ютерна графіка є складовою частиною одного з ведучих напрямків сучасного розвитку інформаційних технологій -мультимедиа. Багато експертів вважають, що 90-і роки будуть роками мультимедиа, подібно тому як 80-і стали роками персональних комп'ютерів.

Мультимедиа (multimedia) - це інтегровані інтерактивні системи, що забезпечують роботу з нерухомим зображенням і движущимся відео, анимірованиим комп'ютерною графікою і текстом, мовою і високоякісним звуком. Спроба виразити поняття «мультимедиа» у російській мові термінів приводить до чого довгому, наприклад, інтерактивні відео-звукові комп'ютерні системи, дослівний же переклад у цьому випадку дасть: «багато середовища», «многосредные системи».

Поява систем мультимедиа підготовлено як вимогами практики, так і розвитком теорії. Однак різкий ривок у цьому напрямку, що відбувся за останні кілька років, забезпечений насамперед розвитком технічних і системних засобів. Це і прогрес у розвитку ПЭВМ: різко зросла пам'ять, швидкодія, графічні можливості . і характеристики зовнішньої пам'яті, досягнення в області відеотехніки, лазерних дисків - аналогових і CD-ROM, а також їхнє масове впровадження. Важливу роль зіграла також розробка методів швидкого й ефективного стиску / розгорнення даних.