- •Федеральное агентство по образованию
- •Глава 3. Растровая графика. Базовые растровые алгоритмы 37
- •Глава 4. Векторная графика 77
- •Глава 5. Фрактальная графика 90
- •Глава 6. Цветовые модели компьютерной графики 95
- •Глава 7. Методы и алгоритмы построения сложных трехмерных объектов 128
- •Глава 8. Реалистическое представление сцен 146
- •Глава 9. Архитектуры графических систем 172
- •Глава 10. Стандартизация в компьютерной графике 180
- •Глава 11. Форматы графических файлов 196
- •Глава 12. Технические средства кг (оборудование кг) 214
- •Глава 1. Основные понятия
- •1.1 Разновидности компьютерной графики
- •Полиграфия
- •Мультимедиа
- •Сапр и деловая графика
- •Геоинформационные системы (гис)
- •1.2. Принципы организации графических программ
- •Растровые программы
- •Векторные программы
- •Фрактальные программы
- •Глава 2. Координаты и преобразования
- •2.1 Координатный метод
- •2.1.1. Преобразование координат
- •Простейшие двумерные преобразования
- •Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований
- •Композиция двумерных преобразований
- •Матричное представление трехмерных преобразований
- •Композиция трехмерных преобразований
- •Преобразование объектов
- •Преобразование как изменение систем координат
- •2.1.2 Аффинные преобразования на плоскости
- •2.2 Проекции
- •2.2.1 Мировые и экранные координаты
- •2.2.2 Основные типы проекций
- •При повороте на угол β относительно оси у (ординат), на угол α вокруг оси х (абсцисс) и последующем проектировании осиZ (аппликат) возникает матрица
- •Глава 3. Растровая графика. Базовые растровые алгоритмы
- •3.1 Растровые изображения и их основные характеристики
- •3.2 Вывод изображений на растровые устройства
- •3.3 Методы улучшения растровых изображений
- •3.21. Диагональное расположение ячеек 5x5
- •3.22. Диагональные структуры: а - сдвиг строк ячеек, б - ячейки другого типа
- •3.24. Набор чм-ячеек 5x5
- •3.4. Базовые растровые алгоритмы Алгоритмы вывода прямой линии
- •Инкрементные алгоритмы
- •Кривая Безье
- •Алгоритмы вывода фигур
- •Алгоритмы закрашивания
- •Стиль заполнения
- •3.5 Инструменты растровых графических пакетов
- •Инструменты выделения. Каналы и маски
- •Выделение
- •Инструменты выделения и маскирования
- •Гистограммы
- •Тоновая коррекция изображения
- •Уровни (Levels)
- •Цветовая коррекция и цветовой баланс
- •Фильтры (Plug-ins) и спецэффекты (Effects)
- •3.6 Преимущества и недостатки растровой графики
- •Глава 4. Векторная графика
- •4.1 Средства создания векторных изображений
- •4.2 Сравнение механизмов формирования изображений в растровой и векторной графике
- •4.3 Структура векторной иллюстрации
- •4.4 Математические основы векторной графики
- •4.5. Элементы (объекты) векторной графики
- •4.6. Достоинства и недостатки векторной графики
- •Глава 5. Фрактальная графика
- •5.1 Математика фракталов. Алгоритмы фрактального сжатия изображений
- •5.2 Обзор основных фрактальных программ
- •Глава 6. Цветовые модели компьютерной графики
- •6.1 Элементы цвета
- •6.1.1 Свет и цвет
- •6.1.2 Физическая природа света и цвета
- •6.1.3 Излученный и отраженный свет
- •6.1.4 Яркостная и цветовая информация
- •6.1.5 Цвет и окраска
- •6.2 Характеристики источника света
- •Стандартные источники
- •6.2.2 Особенности восприятия цвета человеком
- •Колбочки и палочки
- •Спектральная чувствительность глаза к яркости
- •Спектральная чувствительность наблюдателя
- •6.3 Цветовой и динамический диапазоны
- •6.4 Типы цветовых моделей
- •6.4.1 Аддитивные цветовые модели
- •Почему rgb-модель нравится компьютеру?
- •Ограничения rgb-модели
- •SRgb — стандартизированный вариант rgb-цветового пространства
- •6.4.2 Субтрактивные цветовые модели
- •Цветовая модель cmy
- •Ограничения модели cmyk
- •Возможности расширения цветового охвата cmyk
- •6.4.3 Перцепционные цветовые модели
- •Достоинства и ограничения hsb-модели
- •6.4.4 Системы соответствия цветов и палитры
- •Системы соответствия цветов
- •Назначение эталона
- •Кодирование цвета. Палитра
- •Глава 7. Методы и алгоритмы построения сложных трехмерных объектов
- •7.1 Модели описания поверхностей
- •7.1.1. Аналитическая модель
- •7.1.2 Векторная полигональная модель
- •7.1.3 Воксельная модель
- •7.1.4 Равномерная сетка
- •7.1.5 Неравномерная сетка. Изолинии
- •7.2. Визуализация трехмерных объектов
- •7.2.1 Каркасная визуализация
- •7.2.2 Показ с удалением невидимых точек
- •Глава 8. Реалистическое представление сцен
- •8.1 Закрашивание поверхностей
- •8.1.1 Модели отражения света
- •8.1.2 Вычисление нормалей и углов отражения
- •8.2 Метод Гуро
- •8.3 Метод Фонга
- •8.4. Имитация микрорельефа
- •8.5 Трассировка лучей
- •8.6 Анимация
- •Глава 9. Архитектуры графических систем
- •9.1 Суперстанции
- •9.2 Компоненты растровых дисплейных систем
- •9.3 Подходы к проектированию графических систем
- •9.4 Графические системы на базе сопроцессора i82786
- •9.5 Графические системы из набора сверх больших интегральных схем (сбис)
- •9.6 Растровый графический процессор dp-8500
- •9.7 Графические системы на универсальном процессоре
- •9.8 Высокоскоростные графические системы
- •9.9 Рабочие (супер)станции с использованием универсального вычислителя
- •Глава 10. Стандартизация в компьютерной графике
- •10.2 Международная деятельность по стандартизации в машинной графике
- •Деятельность iso, iec по стандартизации в машинной графике
- •10.3 Классификация стандартов
- •10.4 Графические протоколы
- •10.4.1 Аппаратно-зависимые графические протоколы
- •Протокол tektronix
- •Протокол regis
- •Протокол hp-gl
- •10.4.2 Языки описания страниц
- •Язык PostScript
- •Язык pcl
- •10.4.3 Аппаратно-независимые графические протоколы
- •10.4.4 Проблемно-ориентированные протоколы
- •Глава 11. Форматы графических файлов
- •11.1 Векторные форматы
- •11.2 Растровые форматы
- •11.3 Методы сжатия графических данных
- •11.4 Преобразование файлов из одного формата в другой
- •Преобразование файлов из растрового формата в векторный
- •Преобразование файлов одного векторного формата в другой
- •Глава 12. Технические средства кг (оборудование кг)
- •12.1 Видеоадаптеры
- •12.2 Манипуляторы
- •Дигитайзер
- •12.3 Оборудование мультимедиа
- •12.4 Мониторы
- •Характеристики мониторов
- •Аналоговые мониторы
- •Жидкокристаллические дисплеи
- •Газоплазменные мониторы
- •Видеокарта
- •Функции графического ускорителя
- •Выбор видеокарты под монитор
- •12.5 Видеобластеры
- •12.6 Периферия
- •12.6.1 Принтеры
- •12.6.2 Имиджсеттеры
- •12.6.3 Плоттеры
- •12.7 Модемы
- •12.8 Звуковые карты
- •12.9 Сканеры
- •Планшетные сканеры
- •12.10 Секреты графических планшетов (дигитайзеров)
- •Достоинства и недостатки графических планшетов
- •12.11 Цифровые фотоаппараты и фотокамеры
- •Литература
Видеокарта
Видеокарта (графическая карта, видеоадаптер) реализует вывод информации на монитор. От ее качества зависят:
скорость обработки информации;
четкость изображения и размеры;
цветность (количество воспроизводимых цветов) рабочего поля экрана.
В зависимости от количества поддерживаемых цветовых оттенков различают следующие режимы работы видеоадаптеров:
16 цветов;
256 цветов;
High Color (16 бит);
True Color (24 бит);
True Color (32 бит).
Основными параметрами видеоадаптеров являются величина разрешения экрана и тип развертки монитора, которые они способны поддерживать. В настоящее время преимущественно используются видеоадаптеры стандарта SVGA и другие более современные, предложенные фирмой IBM (включая Enhanced VGA, XGA и VESA 1.2).
По выполняемым функциям видеокарта представляет собой небольшой компьютер, собранный на одной плате (рис. 12.12). У него, как и у основного компьютера, есть свой кварцевый генератор рабочей частоты, собственный BIOS (в последних моделях — чаще всего перепрограммируемый), центральный процессор, или чипсет, составляющий основу видеокарты, память и RAMDAC — конвертер цифрового сигнала, вырабатываемого картой, в аналоговый сигнал, подаваемый на монитор. На многих видеокартах имеются дополнительные разъемы, которые используются для размещения дополнительной памяти, тюнера, MPEG- или 3D-ускорителя или еще какого-нибудь прибора.
Основные компоненты видеокарты изображены на рис. 12.12. Цифрами обозначены: 1 — видеопроцессор. Он настолько интенсивно и жарко работает, что закрыт радиатором для охлаждения. А на самых современных графических ускорителях приходится использовать даже вентиляторы; 2 — набор микросхем видеопамяти; 3 — микросхема ПЗУ, в котором зашита программа управления видеопроцессором; 4 — специальный разъем для передачи информации из ОЗУ в видеопамять; 5 — разъем для передачи информации из процессора в монитор.
Рис.12.12. Внешний вид и основные компоненты видеокарты
При комплектовании компьютера в первую очередь следует обратить внимание на следующие важные характеристики видеокарты:
чипсет;
RAMDAC;
частота регенерации;
разрешение экрана;
память видеокарты.
Чипсет (chipset) — набор микросхем, фактически главный компонент видеокарты и от того, насколько хорошо он реализован, зависят и ценность, и возможности вашей карты. Одной из главных характеристик чипсета является его пропускная способность (bandwidth). Сегодня на рынке комплектующих можно встретить 64-битные и 128-битные видеокарты. Естественно, что последние более быстрые и более дорогие.
RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) — частота преобразования цифровых данных в аналоговые. Нормальной частотой сегодня следует считать 250 МГц, то есть произведение системой 250 миллионов операций в секунду. Что это означает на практике? Каждый раз, когда генерируется картинка, она обрабатывается RAMDAC и выводится на монитор. Даже если картинка не меняется, все равно изображение на мониторе нужно постоянно и с очень большой скоростью обновлять. Поэтому чем выше частота RAMDAC, тем изображение качественнее, то есть более четкое и устойчивое, а производительность системы в целом — более высокая. От значения частоты RAMDAC зависит также частота регенерации. Нужную частоту RAMDAC можно вычислить по следующей формуле:
Частота = вертикальное разрешение х горизонтальное разрешение х частоту регенерации х 1,32 (коэффициент, связанный с той временной задержкой, с которой лучи доходят от катода до поверхности люминофора).
Например, чтобы получить разрешение 1600 х 1200 с частотой регенерации экрана 85 МГц, нам потребуется RAMDAC с частотой 215424 000 Гц, или 215,4 МГц.
Частота регенерации (refresh rate) показывает, сколько раз в секунду будет обновляться картинка на экране дисплея. Чем выше его значение — тем лучше. От него зависит, как сильно будет мерцать монитор и, соответственно, насколько будут уставать ваши глаза при длительном сидении за компьютером. Минимальная приемлемая частота для 14"-15" монитора при максимально возможном разрешении 75 Гц. Лучше, если монитор способен работать при частоте 80-85 Гц. Видеокарта должна давать солидный запас прочности, то есть при разрешении 1024 х 768 она должна обеспечивать 120 Гц (если вы не собираетесь использовать при этом монитор размером больше 21 дюйма по диагонали). Но лучше еще больше — 150-170 Гц.
Разрешение экрана (resolution) выше 1024 х 768 используют сегодня только профессионалы, занимающиеся графикой, и владельцы больших мониторов. Тем не менее хорошо, если видеокарта в силах выдерживать разрешение 1600 х 1200 при нормальной (75 Гц) частоте регенерации. Правило: больше — лучше.
Для обычной, двухмерной графики достаточно памяти видеокарты 8 Мбайт. Это позволит обеспечить максимально возможное разрешение 1600 х 1200 при 24-битовой глубине (16,7 млн. цветов). Однако в последних моделях видеокарт со встроенными 3D-ускорителями используется дополнительная память — как минимум еще 8 Мбайт. На картах следующего поколения установлены уже 32 Мбайт памяти, и это, видимо, не предел целесообразности. Память на современных видеокартах встречается в основном двух видов — SDRAM и SGRAM, из которых последняя выполнена по более сложной технологии и поэтому стоит дороже, хотя характеристики и быстродействие у них очень схожие.
Все видеоданные должны быть доставлены к месту назначения по широкой (64-128-разрядной) и быстрой магистрали. За пропускную способность шин, на которых работают видеокарты, отвечают спецификации ISA, PCI, AGP.