4650

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

ГРАФИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки

15.03.04– Автоматизация технологических процессов и производств

Воронеж 2017

УДК 004

Скворцова, Т.В. Графические системы Текст : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств / Т.В. Скворцова; М- во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова». – Воронеж, 2017. – 21 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова» (протокол № __ от _______ 2015 г.)

Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВПО ВГАУ д-р.техн.наук., проф. Д.Н. Афоничев

3

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания подготовлены в соответствии с рабочей программой дисциплины «Графические системы» для студентов по направлениям подготовки 15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств. Целью изучения данной дисциплины является изучение принципов построения и функционирования графических систем на персональных ЭВМ, основных характеристик технического обеспечения графических систем, знакомство с принципами реализации и элементами двухмерной (2D) и трехмерной (3D) компьютерной графики.

В результате освоения дисциплины студент должен:

–владеть знаниями принципов работы графических систем с произвольным сканированием и графических систем растрового сканирования, основ аффинных преобразований в 2D и 3D графике, растровых алгоритмов для построения графических примитивов, способов аппроксимации фигур сплайновыми кривыми и поверхностями, цветовых моделей компьютерной графики;

–уметь графически решать задачи геометрического характера и создавать плоские изображения пространственной фигуры, представлять технические решения с использованием средств компьютерной графики;

–владеть навыками работы в системах автоматизированного проектирования.

4

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Информационные модели изображений. Информационные модели цвета.

Информационная модель изображения, схема работы. Устройство и основные свойства базовой информационной модели векторного изображения. Пиксельная информационная модель. Представление графической информации на основе фрактальной графики.

Природа цвета и физиологические основы восприятия. Излученный и отраженный свет. Кодирование изображения в различных цветовых моделях: аддитивная цветовая модель RGB; субтрактивная цветовая модель CMYK; цветовая модель HSV.

Тема 2. Принципы построения и функционирования графических систем

Классификация и обзор современных графических систем. Основные функциональные возможности современных графических систем. Организация диалога в графических системах. Способы реализации интерактивных графических систем. Применение интерактивных графических систем.

Тема 3. Основные характеристики технического обеспечения графических систем

Растровые графические дисплеи с регенерацией изображения; графические адаптеры, плоттеры, принтеры, сканеры. Физические принципы создания изображения для растрового графического монитора: регенерация изображения, развертка, буфер кадра, построчное сканирование. Графические процессоры, аппаратная реализация графических функций. Понятие конвейера ввода и вывода графической информации.

Тема 4. Базовые растровые алгоритмы

Основные функции базовой графики. Алгоритмы вывода прямой линии, окружности, эллипса. Алгоритмы вывода фигур. Алгоритмы закрашивания (простейший алгоритм закрашивания, волновой алгоритм, алгоритм закрашивания линиями). Заполнение прямоугольников. Заполнение круга. Алгоритм вывода толстой и пунктирной линии.

5

Тема 5. Объектно-ориентированное графическое моделирование. Параметрические примитивы.

Графические объекты и их классы. Атрибуты класса графических объектов. Методы класса графических объектов. Форматы векторных графических файлов. Параметризация графического объекта. Модели прямой линии, окружности, эллипса; сплайны и кривые Безье; полигоны.

Тема 6. Работа с графическими объектами. Вывод векторных изображений.

Способы визуализации трехмерных изображений: каркасная визуализация; показ с удалением невидимых точек и линий; закрашенные изображения. Классификация алгоритмов графического вывода в зависимости от способов визуализации. Алгоритмы удаления и отсечения. Форматы сохранения и экспорта.

Тема 7. Методы и алгоритмы трехмерной графики.

Модели описания поверхностей. Аналитическая модель. Векторная полигональная модель. Воксельная модель. Преобразование моделей описания поверхностей. Визуализация объемных изображений. Раскрашивание и тонирование поверхностей.

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Дисциплина «Графические системы» предусматривает практические занятия, темы которых приведены в табл. 1. Студенты после выполнения каждой работы составляют письменный отчет, который устно защищается.

Таблица 1

Отчет по практическим работам может включать выполнение индивидуальных практических заданий, выдаваемых преподавателем.

Индивидуальные задания к практическим работам 1-6

7

8

9