Предисловие

В настоящем учебном пособии кратко излагаются основные понятия компьютерной графики. Пособие состоит из двух частей, содержащих теоретический и практический материал.

В главах 1-14 представлены теоретические сведения об аппаратном и программном обеспечении компьютерной графики и основных алгоритмах обработки растровых и векторных изображений. Подробно рассмотрены вопросы трехмерного моделирования.

1. Области применения компьютерной графики

Курс "Компьютерная графика" посвящен рассмотрению вопросов, связанных с цифровой обработкой изображений в самом широком смысле. Рассмотрим различные виды и области применения компьютерной графики (КГ), которые можно изобразить в виде дерева (Рис. 1 .1).

Рис. 1.1. Дерево компьютерной графики.

1. Цифровое представление графики

По способу цифрового представления все изображения делятся на две группы: векторные и растровые.

а)	б)

Рис. 1.2 - Типичное векторное (а) и растровое (б) изображения¹.

Векторные изображения состоят из базовых геометрических элементов двух видов: отрезков и дуг (Рис. 1 .3). При этом отрезок задается четырьмя числами (координатами начала x₁,y₁и конца x₂,y₂), а дуга – шестью: координатами центра x₁,y₁, начальными конечнымуглами и начальнымR₁и конечнымR₂радиусами. ЕслиR₁=R₂, то дуга является сегментом окружности. ПриR₁R₂дуга является сплайном – особой кривой, свойства которой будут рассмотрены позднее.

Рис. 1.3- Базовые элементы векторных изображений.

Растровые изображения состоят из большого количества одинаковых квадратиков, называемых пикселами (от англ.pictureelement– элемент изображения). Для каждого пиксела запоминаются его цвет или яркость.

Оба вида изображений широко применяются в компьютерной графике. В Табл. 1 .1 приведены основные отличительные черты растрового и векторного представления изображений.

Табл. 1.1

Преимущества	Недостатки
Векторные изображения
Малый размер файла	Невозможность передачи полутонов
Масштабируемость без потери качества	Необходимость создания изображения только на компьютере
Легкость редактирования
Растровые изображения
Фотореалистичная передача полутонов	Потеря качества при масштабировании
Легкость получения сканированием	Трудность редактирования
	Большой размер файла

Объем информации, содержащейся в векторном представлении, не зависит от физических размеров изображения. Например, на одной картинке представлен отрезок от точки (0,0) до точки (10,10), а на другой – от точки (1000,1000) до точки (10000,10000). Обе картинки займут одинаковое место в памяти, поскольку для хранения одной координаты зарезервирован один и тот же объем памяти - скажем, 6 байт. Тогда описание отрезка любой длины всегда будет занимать ровно 64=24 байта. Это важное свойство векторных изображений, позволяющее в масштабе 1:1 работать с чертежами целых зданий, мостов, самолетов и других крупных объектов.