ГОСы ТХОм-51 2013 / САПР+КГ Флаксман Сергеев

1 Классификация систем машинной графики

Компьютерная графика подразделяется на два основных типа, системы, которых в свою очередь делятся в зависимости от назначения

иобласти применения

ВекторнаяГрафика:

1пакеты CAD и векторной графики – системы, используюющие набор математических формул, которые показывают, как расположены графические примитивы и какую они имеют форму (не только линии, но

и3D тела, поверхности и т.д.) SOLID WORKS, AUTO CAD, Компас – предназначены для специалистов, которые разрабатывают конструкции

исоздают техническую документацию.

2системы анимации и компьютерного дизайна – предназначены для визуального представления объектов реального мира, применяются дизайнерами (3D Мах, Maya, corel draw, adobe illustrator)

3деловая графика – пакеты, предназначенные для иллюстрации каких–то процессов в виде диаграмм, графиков и др.

РастроваяГрафика:

1 системы обработки фотоизображения – эти системы работают с набором точек, преобразуют их различным образом и позволяют наиболее реально отображать реальный мир, в отличие от программ векторной графики, у которых не хватает параметров (PHOTO SHOP,PHOTOPAINT, MS PAINT и др.)

2 деловая графика тоже может быть растровой – это рисунки для оформления текстовых документов

3 системы распознавания текста – для преобразования зримых образов в компьютерные представления (Fain reader)

Отдельным видом компьютерной графики являются утилиты преобразования векторной графики в растровую (приложения, обеспечивающие рендеринг) и системы перекодировки растровой графики в векторную (возможность преобразования рисунка в чертёж:

Vectory, stream line – приложение corel draw)

2 Понятие параметрического моделирования объектов

В наст время на рынке программ 3D-проектирования практически нет систем, кот не обладали бы некот параметр возмож-ми. Параметризация – опис-е объекта с пом к-либо вел-н, хар-х его св-во. Прам мод-е – методы и ср-ва позвол управ-ть формой и раз-ми объекта путем задания внеш вел-н, в т.ч. изменяя геом и раз-ры, связь с сопряг объектом. Констр-р созд матем модель объектов с парм-ми, при измен- и кот происх измен-е модели, ее перемещ-е. Мож в 2D и 3D. Происх на различ ур-ях:

на уровне профиля (эскиза);

на уровне атрибутов опер-й (глубина вытягивания);

на уровне внеш взаимосв (касательная 2х пов-тей)

Виды парам:

1. Вариацион. формульные вз-связи, когда задан на модели размеры

иих значения зависят от др размеров. На объекты наклад парам связи

иогран-я в виде сис-м ур-й, опреде-х завис-ти м/у парам-ми. Для этого

система SW автоматически назначает для каж размера имя (кот пользователь может изменить), уникальность имени при авт создании обесп-ся формулированием сложн имени. В случае если в формульном выражении раз-р стоит в лев части, значение размера нельзя менять интерактивно – т.е. размер получает атрибут «только для чтения». В одном и том же проекте нельзя допус-ть, чтобы один и тот же р-р дважды встречался в левой части формульного выраж-я. В этом виде легко изменить форму эскиза, вел-ну парам операции, что позвол легко моделир-ть 3D модель.

2.Геометрич. наложение геометрич огранич-й, кот в SW показывают вз-связями, напр горизонтал-ть и вертик-ть линий, совпад-е точек, касательность, равенство, концентричность и т.д. Геометрия кажд объекта пересчит-ся в завис-ти от полож-я родительского.

3. Таблич. созд-е внеш или внутрен табл конфиг-й, кот задаёт знач-я различ р-ров и участие в расчёте (отображение) тех или иных эл-тов дерева констрир-я. Созд-е нов модели путем выбора из табл типоразмера. Невозможн нов знач-я или отклон-я. Для библио стандартов.

4. Иерархич. – на основе истор постр-я, вся послед-ть постр-я отображ в отдел окне в виде дерева. Внем все эскизы, модели и выполн-ся опер в порядке их созд-я. Сис-ма запомин порядок формир-я модели и иерархию объектов.

Средства параметризации.

1.наложение геом огран-й;

2.наложение размерных огран-й;

3.задание формульн выраж, связывающ параметры

4.создание табл параметров

5.использ-е производных эскизов (при создании нового эскиза он м. б. произведен из сущ-х, мож свободно перемещаться, если заменить

произвол эскизменяются все ост)

6.получ-е произвол дет-й (деталь – зерк. Отраж-е) при изм-и исх. модели, меняется и копия.

7.использование именованных конфиг-й.

3. Анализ применимости растровой и векторной графики.

Векторная графика (ВГ) – изображение которое описывается формулами, основной (элементарный) элемент. Линия описывается как единый математический объект, поэтому объём данных для отображения объекта много меньше, чем в растровой графике.

+неограниченное масштабирование изображения без потери качества и существенного увеличения размеров файла

+значительно легче редактировать, т к изображение не совокупность

пикселей, а группа отдельных объектов.

+занимает меньше места чем растровая, из за способа описания изображения

+нет проблемы экспорта в растровое изображение

-ограничена в живописных средствах и не позволяет получать фотореалистичное изображение того же качества, что и растровое

-затруднён ввод графической информации (сканирование даёт растровое изображение – перевод в ВГ - редактирование)

-несовместимость форматов ВГ (из-за различных способов описания

объектов).

Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины.

+простота тех автоматизация ввода изображения

+возможность работы с фотореалистичными изображениями

+форматы файлов РГ стандартныне имеет значения в каком формате создано то или иное изображение

-при работе с РГ необходимо решение о разрешении изображения и глубине цвета

-объём растрового файла зависит от выше выбранных параметров и не зависит от того, что изображено в нём и значительно превосходит объём файла ВГ

-любые трансформации (повороты, масштабирование) приводят к искажению изображения

-эффект пикселизации при увеличении

4 Понятия компьютерной графики (КГ), типы изображений, критерии использования изображений.

КГ – создание, обработка и редактирование изображений и моделей объектов при помощи КОМПЬЮТЕРА.

Типы изображений делятся:

1цветные и чёрно-белые

2по способу создания

2D рисунки и 3D рисунки (каркасная сетка с невидимыми линиями и удалением их и с различными вариантами тоновой заливки)

Критерии использования изображений объекта: 1 тип объекта или изображения (см. выше)

2 роль изображения (наиболее важный критерий) – в какой степени изображение является средством по достижению цели (обычно средством: для иллюстрации, моделирования, с рекламной целью) или само является целью

3 логические и временные соотношения между объектом и его изображением, изображение должно соответствовать объекту

4 уровень интерактивности изображения – степень воздействия пользователя на конечный результат (параметрическое изменение)

6 Основные понятия растровой графики (РГ)

Любое изображение, созданное техническим путём –растровое – изза специфики техники

Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать: разрешение оригинала(измеряется в dpi и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и др параметрам), разрешение экранного изображения(для данного представления изображения элементарную точку растра принято называть пикселем, размер которого варьируется в зав от выбранного экранного разрешения, разрешения оригинала и масштаба отображения) и разрешение печатного изображения ( зав от методов растрирования изображения).

Источники получения растровых изображений:

1 сканеры, 2 цифровые камеры, 3 дигитайзеры, 4 с нуля

коррекция изображений:

программы 3D векторной графики, программы копирования экрана, программы генерации текстур, программы растровой графики.

Средства работы с РГ:

1 программы РГ (paint. Corel draw)

2 средства обработки РГ (photoshop. Corel photo paint)

3 программы захвата экрана (corel capture)

4 программы трассировки РГ в ВГcorel trase.Adobe streamline)

5 программы просмотра и каталогизации изображений ACDSee

+простота тех автоматизация ввода изображения

+возможность работы с фотореалистичными изображениями

+форматы файлов РГ стандартныне имеет значения в каком формате создано то или иное изображение

-при работе с РГ необходимо решение о разрешении изображения и глубине цвета

-объём растрового файла зависит от выше выбранных параметров и не зависит от того, что изображено в нём и значительно превосходит объём файла ВГ

-любые трансформации (повороты, масштабирование) приводят к искажению изображения

-эффект пикселизации при увеличении

7 Форматы графических файлов. Критерии выбора форматов файлов.

В КГ применяют по меньшей мере три десятка файлов для хранения изображения. Но лишь часть из них стала широко используемой. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, 3D изображений, хотя существуют форматы позволяющие хранить данные разных классов. Многие приложения ориентированы на собственные «специфические» форматы, перенос их файлов в другие программы вынуждает использовать специальные фильтры или экспортировать в «стандартный» формат.

Критерии выбора форматов файлов: 1 распространённость формата

2 поддерживаемые типы растровых изображений

3 поддерживаемые цветовые модели

4 возможность хранения дополнительных каналов и масок

5 возможность сжатия информации 6 способ сжатия (с потерями информации или без потерь)

8 Сравнительная характеристика форматов JPEG (Joint Photographic Experts Group) и GIF (Graphics Interchange Format)

JPEG (*.jpg; *.jpeg) – предназначен для хранения растровых изображений. Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения. Применяемые методы сжатия основаны на удалении «избыточной» информации поэтому формат рекомендуют только для электронных публикаций. При сжатии с потерями можно указать какова будет степень таких потерь. При сильном сжатии на рисунке получаются характерные ступеньки и некоторые тона пропадают, хотя общие очертания не меняются и рисунок не сильно отличается от оригинала.

JPEG формат может хранить изображение в режиме RGB или в режиме градации серого. Монохромную графику и индексированные цвета формат не сохраняет. Коэффициент сжатия графических файлов достигает 100/1.

GIF – используется как средство хранения сжатых изображений с фиксированным количеством цветов (в основном 256). Последняя версия GIF89a позволяет выполнять чересстрочную загрузку изображения и создавать рисунок с прозрачным фоном (это единственный формат который поддерживает в Интернете прозрачный фон). Ограниченность цветового формата обуславливает применение в основном в электронных публикациях. Имеется анимационный формат GIF. В файлах данного формата хранятся несколько рисунков, которые последовательно сменяя друг друга создают эффект анимации.

Формат используется для поддержки индексированных изображений, а также для моделей градации серого и монохромной графики. К достоинствам данного формата следует отнести достаточно малый размер файла и возможность использования различных платформ, при условии совместимости с конкретным программным продуктом.

Следует остерегаться разнородных версий GIF.

+ возможность функционирования в среде DOS. Формат можно использовать для хранения файлов только в том случае, если известны особенности программных продуктов для которых создаётся изображение.

Запись изображения происходит через строку, т е полукадрами, аналогично телевизионной системе развёртки.на экране вначале появляется картинка в низком разрешении, позволяющая представить общий образ,. А затем загружаются остальные строки (можно отказаться от картинки на начальном этапеэкономит время).

9 Сравнительная характеристика форматов TIFF и Windows bitmap.

Windows bitmap (BMP; *.bmp) – формат хранения растровых изображений в операционной системе Windows позволяет хранить чёрно-белые, серые, или цветные изображения в большинстве цветовых моделей вплоть до цветовой модели RGB. Однако полиграфический стандарт CMYK не поддерживается, что сужает сферу применения до электронных публикаций.

Главное достоинство простота и, следовательно, поддержка всеми приложениями работающими с графикой в Windows. Главный недостаток – объём файлов особенно при использовании цветовой модели RGB. Качество изображений выводимых на печать, в виду ограниченности цветовых моделей, оставляет желать лучшего. Алгоритм сжатия без потери данных.

Формат BMP в настоящее время устарел и не имеет каких либо видимых достоинств, оправдывающих его применение.

TIFF (Tagget image file format) (*.tif) – предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (считается лучшим вариантом для записи полутонового изображения). Популярность формата объясняется его широкими возможностями:

1 поддержка множества цветовых моделей (в плоть до CMYK, обеспечивает верную цветопередачу при полиграфии)

2 в отличии от индексных форматов позволяет использовать α- каналы

3 различные алгоритмы сжатия без потери информации, в частности lzw

4 формат распознаётся TIFF практически всеми программами вёрстки растровыми и векторными редакторами и отличается независимостью между платформами (создан совместно IBM и AppleMacintosh)

TIFF формат сохраняет параметры растрового изображения в виде помеченных полей (Tagget - поле). Каждое помеченное поле хранит информацию о растровом рисунке или ссылку на другое поле. В настоящее время существуют сотни типов помеченных полей, что делает TIFF формат универсальным и гибким, однако это, является недостатком, потому что необходимо предусмотреть совместимость полученного файла с более поздними версиями .

10 Понятие цвета в КГ. Цветовые модели.

Цвет чрезвычайно важен в КГ, как средство усиления зрительного впечатления и повышения информационной насыщенности изображения. Ощущение цвета формируется человеческим мозгом в результате анализа светового потока, попадающего на сетчатку глаза от излучающих или отражающих объектов. Считается, что цветовые рецепторы (колбочки) распределяются на 3 группы каждая из которых воспринимает только единственный цвет (красный, зелёный или синий).

Световой поток формируется излучениями, представляющих собой комбинацию этих 3 «чистых» спектральных цветов и их производных. Для излучающих объектов характерно аддитивное цветовоспроизведение: цветовые излучения суммируются (электроннолучевая трубка монитора), для отражающих объектов – субтрактивное: цветовые излучения вычитаются (полиграфический отпечаток). Физические характеристики светового потока определяются параметрами мощности, яркости, освещённости. Визуальные параметры ощущения цвета характеризуются светлотой, т е различимостью участков сильнее или слабее отражающих свет.

Для точного цветовоспроизведения изображения на экране монитора важным является понятие цветовой температуры. С повышением температуры (выше 0 градусов по шкале Кельвина) спектр излучения смещается от инфракрасного до ультрафиолетового проходя через оптический.

Насыщенность цвета показывает, на сколько данный цвет отличается от монохроматического (чистого) излучения того же цветового тона. В КГ за единицу принимается насыщенность цветов спектрального излучения. Ахроматические цвета (белый, серый, чёрный) характеризуются только светлотой. Хроматические цвета имеют параметры светлоты и насыщенности цветового тона.

Субъективность восприятия цвета при обработке изображения крайне нежелательна. Для обеспечения одинакового воспроизведения одного и того же цвета видеомониторами, принтерами, сканерами разных фирм необходимо наличие объективных измерительных систем, устанавливающих однозначное определение цветовых координат (например цветовые модели).

Цветовые модели используются для математического описания определённых цветовых областей спектра. Большинство компьютерных цветовых моделей основано на использовании 3 «основных» цветов.

Современные графические пакеты располагают развитым интерфейсом для выбора цветовой модели, которые можно условно разбить на 3 класса по принципу действия:

1аддитивные (RGB)

2субтрактивные (CMYK, CMY)

3перцепционные (HSB, HLS, Lab, YCC), базирующиеся на восприятии