1. Обеспечение графических возможностей в вычислительных системах.

Графика – результат визуального представления реального или воображаемого объекта, полученный традиционными методами: рисованием или печатанием худ. образов.

Компьютерная графика – оптимизация кодирования, обработки, декодирования оптической информации.

Направления компьютерной графики:

1)Создание изображения и его визуализация;

2)Обработка изображений (преобразование уже существующих изображений; улучшение, реставрация, значительные

изменения); 3) Распознавание изображений (выделение отдельных фрагментов, классификация изображения как такового).

Обеспечение графическими возможностями вычислительную систему: (несколько подходов):

1) В языки высокого уровня включены графические операторы, которые позволяют описать и реализовать эти графические объекты (операторы языка формируют графические примитивы и позволяют реализовать некоторые действия над этими графическими примитивами).

Например, в языке Cи мы имеем минимальный набор графических функций:

•initgr(...) функция инициализации графики;

•move(x,y) перемещение в точку (перо на графопостроители или луч);

•draw(x,y) рисовать отрезок от текущей точки до точки с координатами x,y;

•endgr() завершение работы в графическом режиме

Этот примитивный набор операторов позволяет строить изображение на уровне точек, линий и т.д. Этот подход требует знания соответствующего языка программирования.

2) Использование пакетов графических процедур (этот подход наиболее развит на сегодняшний день). Примеры:

•PCad (для инженерного применения - точные построения объектов);

•AutoCad (позволяет строить очередь построения; пакет, позволяющий строить трёхмерные графические объекты);

•"ЛАД" (для моделирования поведения цифровых устройств).

То есть это достаточно сложная система графических процедур, которая имеет определённые правила работы в данной системе. Такие графически оболочки не требуют изучения языков программирования высокого уровня. Это такие пакеты, как:

•Paint Brash;

•Corel Draw.

Современные пакеты имеют достаточно большой набор графических примитивов и разнообразные команды преобразования (имеют большой набор средств).

3)Псевдографика - построение изображения, используя стандартную клавиатуру компьютера.

2. Обзор развития систем компьютерной графики.

Первые системы компьютерной графики появились вместе с первыми цифровыми компьютерами. Началом эры КГ можно считать проект 1950 года WHIRLWIND ("вихрь"). Его система уже имела дисплей. «Вихрь» стал основой создания опытного образца системы воздушной защиты как средства преобразования данных, полученных от радара, в наглядную форму.

Середина 1960-х – период плодотворной работы и в промышленных приложениях КГ. Сначала появилась цифровая электронная чертежная машина фирмы Itek. В 1964 году появилась DAC-1 – система автоматизированного проектирования, разработанная совместно с IBM. Первые запоминающие электронно-лучевые трубки появились в 1968 году, когда фирма Computer Displays создала систему ARDS, а Computek – свою серию 400.

В конце шестидесятых - с появлением разнообразных пакетов программ, облегчающих процесс создания изображений, чертежей и интерфейсов системы "под ключ" стали совершенствоваться, что почти полностью изолировали пользователя от проблем, связанных с программным обеспечением. В конце семидесятых годов в КГ произошли значительные изменения. Память для дисплеев стала дешевле, появилась возможность создания растровых дисплеев, имеющих множество преимуществ: вывод больших массивов данных, устойчивое, немерцающее изображение, работа с цветом и недорогие мониторы. Впервые стало возможно получение блестящей цветовой гаммы.

В 1970-х помимо клавиатуры и светового пера так же появилась мышь, трекбол, графический планшет и дигитайзеры, а также сенсорные устройства. Высокоскоростные электростатические графопостроители позволяли быстро получать высококачественные монохромные копии. Менее дорогие многоперьевые крупноформатные электромеханические графопостроители формировали цветные копии. Ленточные регистраторы и струйные графопостроители также стали использоваться для получения цветных изображений.

Развитие систем CAD/CAM начиналось с мэйнфреймов, работающих с каркасными моделями. К середине восьмидесятых рабочие станции стали уже обычным средством.

В 1984 году появилась модель Apple Macintosh с графическим интерфейсом пользователя. Первоначально областью применения ПК были не графические приложения, а работа с текстовыми процессорами и электронными таблицами. В конце 80-х рабочие станции приобрели возможности вывода фотореалистических изображений в реальном масштабе времени. Манипулятор "мышь" стал естественным графическим устройством ввода, наряду с сенсорными системами, которые также нашли свое место в числе оборудования КГ.

Вконце десятилетия акцент сдвинулся в сторону обработки, хранения и передачи сканируемых пиксельных изображений. Стала более реальной возможность создания стереоизображений и стереоскопических очков или полноэкранного жидкокристаллического дисплея с поляризующими панелями.

Вконце 90-х становятся обычным явлением высокоскоростные сети. Появляются системы, которые распознают индивидуальные особенности пользователя на основе экспертных технологий. На разных стадиях разработки находятся способы организации

интерфейсов на базе голоса и жестов.

2D-графика достигла максимальной скорости (для классических задач и разрешений). Все поставляемые сегодня ПК имеют возможности 3D-графики.

Активно развивается «новое» направление КГ – обработка видеоинформации.

3.Графические системы AUTOCAD, характеристики и возможности.

Одна из самых популярных графических систем автоматизированного проектирования — AutoCAD. В зависимости от квалификации пользователя, AutoCAD может эффективно использоваться для решения широкого круга задач: черчения, конструирования, дизайнерских работ, создания мульт- и слайд-фильмов и т.д.

AutoCAD представляет собой систему, позволяющую автоматизировать чертежно-графические работы. В графическом пакете AutoCAD есть все, что необходимо конструктору для создания чертежа. Инструментам ручного черчения в автоматизированной среде соответствуют графические примитивы (точка, отрезок, окружность и др.), команды их редактирования (стирание, перенос, копирование и т. п.), команды установки свойств примитива (задание толщины, типа и цвета графических объектов). Для выбора листа нужного формата и масштаба чертежа в системе есть соответствующие команды настройки чертежа. Для нанесения размера конструктору необходимо лишь задать место его расположения на чертеже. Размерная и выносная линии, а также стрелки и надписи выполняются автоматически, а в последних версиях AutoCAD есть режим полной автоматизации простановки размеров.

Система предоставляет конструктору возможность объединять графические объекты в единый блок, который хранится под определенным именем и при необходимости вставляется в любой чертеж, что избавляет конструктора от вычерчивания одних и тех же часто повторяющихся элементов чертежа. Проектировщик также может создавать изображения отдельных элементов чертежа или отдельных деталей сборки на различных слоях. Это позволяет контролировать совместимость деталей при компоновке. Включая или выключая слои, можно вводить или выводить детали из общей компоновки, создавая тем самым удобство в подборе различных вариантов конструкции изделия. Слои полезно использовать даже в простых чертежах, размещая на каждом отдельном слое заготовку чертежа, обводку, размеры, надписи, осевые линии для последующей возможности быстрого выбора группы объектов и их редактирования.

Разработчики системы, ориентируясь на самый широкий круг пользователей, заложили в пакет богатые возможности настройки AutoCAD на любую предметную область. Опытные пользователи могут настраивать панели инструментов и создавать новые, разрабатывать слайд фильмы с помощью пакетных файлов, вводить новые типы линий и образцы штриховки, образовывать новые меню. Встроенный в систему AutoCAD язык программирования AutoLISP позволяет описывать часто встречающиеся объекты в параметрической форме. Вызывая такой объект, конструктор может изменять его размеры, а значит, и геометрическую форму, обеспечивая тем самым многовариантность графического изображения. Помимо создания двухмерных чертежей, система AutoCAD позволяет моделировать трехмерные объекты и придавать трехмерным чертежам фотографическую реальность.

4. Средства ввода-вывода графической информации в ЭВМ.

Вфункциональном плане периферийные и графические устройства можно разделить на:

1.Устройства графического ввода информации;

2.Устройства графического вывода информации;

3.Устройства, совмещающие ввод/вывод графической информации (цифровая камера).

Классификация устройств графического ввода информации:

1.По уровню автоматизации:

a.Полуавтоматические устройства (визир)

b.Автоматические устройства – без участия оператора (сканер)

2.По принципу действия:

2.2.Полуавтоматические делятся:

a.емкостные

b.индуктивные

c.ЭЛТ

2.3.Автоматические делятся:

a.следящие

b.сканирующие

c.цифровые

3.По области применения:

3.1.Полуавтоматические делятся:

a.машиностроительный чертеж

3.2.Автоматические делятся:

a.простые фигуры

b.плоские фигуры

c.чертежи

Процесс получения изображения:

Графическое изображение

оператор Формуляр графического изображения

Оператор

Оцифровка графического изображения

ЭВМ

Вавтоматических устройствах отсутствует формуляр графического изображения.

Вкачестве входного устройства компьютерной графики используются следующие устройства ввода:

1.Локаторы – устройства позволяющие получить координаты точек на плоскости (например, мышь, трекбол, сенсорный дисплей) или устройства для задания экранных координат.

2.Валюаторы – устройства, которое возвращают направление и угол поворота.

3.Указатели (селекторы) – устройства для указания информации, выведенной на экран (например, световое перо).

4.Функциональная клавиатура – устройство для ввода цепочки литерал.

5.Алфавитно-цифровая клавиатура.

Все эти устройства делятся на:

1.Работающие с истинной плоскостью (истинная плоскость – проекция, связанная с реальным положением объекта (планшеты, сенсорные панели, дигитайзер)).

2.Работающие с относительной плоскостью (относительная плоскость – проекция, привязанная к экрану монитора или устройству графического ввода (мышь, указатель)).