
- •Введение.
- •Цели, задачи и структура курса.
- •Предмет компьютерной графики.
- •Сферы применения компьютерной графики.
- •Отображение информации.
- •Проектирование.
- •Моделирование.
- •Интерфейс пользователя.
- •Графическая система.
- •Объект и наблюдатель.
- •Визуализация изображений.
- •Растровая визуализация.
- •Векторная визуализация.
- •Цвет
- •Свет и изображение.
- •Глаз человека.
- •Характеристики цвета.
- •Цветовые модели.
- •Глубина цвета
- •Палитра
- •Координаты.
- •Прямоугольная система координат на плоскости.
- •Прямоугольная система координат в 3-x мерном пространстве.
- •Прямоугольная система координат в n-мерном пространстве.
- •Полярная система координат.
- •Графическое представление.
- •Трёхмерное расширение.
- •Цилиндрическая система координат.
- •Сферическая система координат.
- •Координаты в матричном виде.
- •Произведение матриц.
- •Преобразование координат.
- •Аффинные преобразования координат.
- •Аффинные преобразования координат на плоскости.
- •Однородные координаты.
- •Аффинные преобразования координат в трехмерном пространстве.
- •Преобразования объектов.
- •Аффинные преобразования объектов на плоскости.
- •Трехмерные аффинные преобразования объектов.
- •Композиция преобразований.
- •Эффективность преобразований.
- •Базовые растровые алгоритмы.
- •Связность.
- •Алгоритмы вывода прямой линии
- •Прямое вычисление координат.
- •Алгоритм Брезенхэма.
- •Алгоритм вывода окружности.
- •Алгоритм Брезенхэма построения окружности.
- •Растеризация многоугольника.
- •Алгоритм со списком реберных пересечений.
- •Алгоритм заполнения со списком активных ребер.
- •Заливка с затравкой.
- •Алгоритмы отсечения.
- •Отсечение отрезков.
- •Алгоритм Коэна-Сазерленда.
- •FC-алгоритм.
- •Алгоритм Лианга-Барски.
- •Двумерный алгоритм Кируса — Бека
- •Проверка выпуклости многоугольника и определение нормалей
- •Алгоритм с использованием векторных произведений
- •Разбиение не выпуклых многоугольников
- •Отсечение многоугольника
- •Алгоритм Сазерленда-Ходгмана
- •Простой алгоритм отсечения многоугольника
- •Алгоритм отсечения многоугольника Вейлера-Азертона
- •Удаление невидимых линий и поверхностей.
- •Алгоритм удаления поверхностей с Z-буфером.
- •Алгоритм разбиения области Варнока.
- •Алгоритм трассировки лучей.

Компьютерная графика.
существующим на сегодняшний день техническими системами). Нервные клетки связаны с палочками и колбочками исключительно сложным образом, и этот симбиоз в чем-то напоминает чрезвычайно сложный сигнальный процессор (или скорее, наоборот, создатели сигнальных процессоров пытаются воспроизвести то, что происходит в зрительной системе человека). Окончательная обработка происходит в коре головного мозга, где выполняются такие сложные функции, как распознавание образов.
Характеристики цвета.
Цветовой тон. Можно определить преобладающей длинной волны в в спектре излучения. Цветовой тон позволяет отличать один цвет от другого – например зеленый от красного, желтого и других.
Яркость. Определяется энергией, интенсивностью светового излучения. Выражает количество воспринимаемого света.
Насыщенность или чистота тона. Выражается долей присутствия белого цвета. В идеально чистом цвете примесь белого отсутствует.
Цветовые модели.
Аддитивная цветовая модель RGB.
Эта модель используется для описания цветов, которые получаются с помощью устройств, основанных на принципе излучения. В качестве основных цветов выбран красный, зеленый и синий. Иные цвета и оттенки получаются смешиванием определенного количества указанных основных цветов.
Аддитивной она называется потому, что цвета получаются путём добавления (англ. addition) к черному. При смешении основных цветов — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M magenta), при смешении зеленого (G) и красного —жёлтый (Y yellow), при смешении зеленого (G) и синего (B) — голубой (С cyan). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).
Рисунок 9: Аддитивная цветовая модель RGB
Субтрактивная схема формирования цвета CMY.
Используя для описания цвета при получении изображений на устройствах, которые реализуют принцип поглощения (вычитания) цветов. В первую очередь она используется в устройствах, которые печатают на бумаге.
Основные цвета - голубой, пурпурный, желтый, черный.
Нанесение желтой краски на белую бумагу означает, что поглощается синий цвет. Голубая краска поглощает красный цвет, пурпурная зеленый. На практике добиться
-15-
Компьютерная графика.
черного смешивания сложно из-за неидеальности красок, поэтому в принтерах используют еще и черную краску.
Другие – XYZ, HSV, HSL.
Глубина цвета
Глубина цвета — термин компьютерной графики, означающий объём памяти в количестве бит, используемых для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения.
Различают индексированные цвета и не индексированные. При малом количестве бит в представлении цвета используют палитры. С увеличением количества бит в представлении цвета, количество отображаемых цветов становится непрактично - большим для цветовых палитр, и используют яркость различных составляющих цвета.
Индексированные цвета, как правило, представлены палитрами от 1-битного цвета до 12-битного цвета.
Не индексированные цвета
•8-битный цвет - цветовая схема, в которой 3 бита (8 возможных значений) для красной (R) и зелёной (G) составляющих, и два оставшихся бита на пиксель для кодирования синей (B) составляющей (4 возможных значения), позволяют представить 256 (8 × 8 × 4) различных цвета. Нормальный человеческий глаз менее чувствителен к синей составляющей, чем к красной и зелёной, поэтому синяя составляющая представляется одним битом меньше.
•12-битный цвет - кодируется 4 битами (16 возможных значений) для каждой R, G и B-составляющих, что позволяет представить 4096 (16×16×16) различных цветов.
•HighColor - кодируется 15 или 16 битами
◦15-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 для зелёной и 5 для синей, то есть 25 = 32 возможных значения каждого цвета, которые дают 32768 (32×32×32) объединённых цвета.
◦16-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 для синей, но (так как человеческий глаз более чувствителен при восприятии зелёной составляющей) 6 бит для представления зелёной, соответственно 64 возможных значения. Таким образом получаются 65536 (32×64×32) цвета.
•Truecolor - 24-битный цвет использует по 8 бит для представления красной, синей и зелёной составляющих, 28 = 256 различных варианта представления цвета для каждого канала, или всего 16777216 цветов (256×256×256).
•32-битный цвет - это пример неправильного употребления термина при описании глубины цвета. Заблуждением является то, что 32-битный цвет позволяет представить 2³² = 4294967296 различных оттенка. В реальности 32битный цвет является 24-битным (Truecolor) с дополнительным 8-битным каналом, который либо заполнен нулями (не влияет на цвет), либо
-16-
Компьютерная графика.
представляет собой Альфа-канал, который задаёт прозрачность изображения для каждого пикселя.
Палитра
Для того что бы компьютер мог бы работать с цветными изображениями, необходимо представлять цвета в виде чисел – кодировать цвет. Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата числовых данных.
Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами, ограниченными некоторым диапазоном – например, дробными числами от 0 до 1 или целыми от 0 до 255. Палитра хранится в файле изображения.
-17-