
ALL
.pdfРазновидности машинной графики
•Трёхмерная графика (3D — от англ. three dimensions — «три измерения»)
оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.
•В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном (часто выбирают треугольник).
•Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц:
•матрица поворота, матрица сдвига, матрица масштабирования
•Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного.
Применение КГ
•Компьютерная графика используется в самых различных приложениях, можно выделить например:
–деловую, иллюстративную, научную, конструкторскую графику , картографию, изобразительную графику.
•Пакет деловой графики - диалоговый (интерактивный) графический пакет, используемый для визуализации неграфических (табличных) данных.
•Пакет иллюстративной графики - интерактивный графический редактор, позволяющий создавать и модифицировать файлы-картинки.
•Объектами научной графики являются скалярные и векторные функции произвольной размерности, параметрически заданные кривые и поверхности, способы визуализации которых значительно шире возможностей пакетов деловой графики. Научная графика, используемая для демонстрации сложных процессов и явлений, является развитием иллюстративной графики с установлением связи между изображением и абстрактным математическим объектом.
•Пакеты изобразительной графики или компьютерной живописи являются развитием графических редакторов, в которые включены средства подбора
исмешения цветов, возможность возврата назад на любое число шагов, формирование фрактальных поверхностей и т.д.
Применение КГ
•Пакеты конструкторской графики являются существенной частью различных систем автоматизации проектирования (САПР). Для этих пакетов характерно четкое фиксирование множества абстрактных объектов, каждый из которых может быть визуализирован и с которыми пользователь может оперировать, используя диалоговые устройства.
•Благодаря этому, возможно: отделить описание объекта от его графического представления и с помощью этого разделения представлять один и тот же объект разными способами; хранить описание объекта в компактной форме; решать многочисленные неграфические задачи.
•Описание объекта, как правило, сводится в основном к его геометрической модели. Задачи, связанные с построением геометрических моделей различной размерности и их обработкой, являются задачами вычислительной геометрии.
•В общем случае, вычислительная геометрия является обобщением задач машинной графики в отличии от задач машинной графики (определение видимых и невидимых элементов, построение проекционных видов, разрезов и сечений, формирование реалистичных изображений).
Применение КГ
•Картографическая система по структуре и функциям аналогична ядру САПР, отличие заключается в статичности объектов и использовании негеометрических моделей. Например, реки описываются ребрами, а леса, озера - гранями плоских графов и т.д.
•Можно также добавить:
•Художественная и рекламная графика
•Компьютерная анимация
•Мультимедиа
•Таким образом, пакеты машинной графики можно разделить на две группы, независимо от их функционального назначения:
–иллюстративные системы, работающие только с изображениями;
–конструктивные системы, работающие как с описаниями объектов (геометрическими моделями), так и с изображениями этих объектов.

Введение
•В качестве геометрических данных, описывающих изображения, часто выступают многоугольники и ребра, однако многоугольник или ребро может быть представлен своими вершинами.
Т. е. фундаментальными строительными блоками для представления геометрических данных являются точки.
•Точки в зависимости размерности пространства можно представлять либо
как пары, либо как тройки чисел. Таким образом, (х1,у1) или (х1, у1, z1) – точка в 2хили 3хмерном пространстве.
•Две точки – отрезок , или ребро, а три или более точек — многоугольник.
•Точки, ребра, многоугольники накапливаются, или хранятся, в базе данных. Данные, из которых получают рисунок, редко совпадают с данными, служащими непосредственно для рисования.
•Текст. Символы образуются из совокупности различных кривых или определяются матрицей точек. Однако в основе представления символов по-прежнему лежат совокупности отрезков, точек и соответствующие им алгоритмы.
•Литеры могут генерироваться либо аппаратным, либо программно, в последнем случае с ними можно обращаться как с любой другой частью изображения.

Введение
,
• Возможные различные способы организации ,точек. В качестве иллюстрации рассмотрим ,единичный квадрат в первом квадранте. (рис.
1.1)
•Квадрат может быть представлен вершинами :
–Р1(0, 0), Р2(1, 0), Р3(1, 1),Р4(0, 1)
•Алгоритмическое описание :
–Соединить последовательно Р1Р2Р3Р4Р1.
•Квадрат также можно описать с помощью четырех ребер:
E P P |
E P P |
E P P |
E P P |
||||||
1 |
1 2 |
2 |
2 |
3 |
3 |
3 |
4 |
4 |
4 1 |
•Алгоритмическое описание таково:
Рис. 1.1. Описания данных изображения.
–Изобразить последовательно ребра Е1Е2Е3Е4
•И наконец, для описания единичного квадрата как многоугольника можно использовать либо точки, либо ребра.
•Например,
–S1= Р1Р2Р3Р4Р1 или Р1 Р4Р3 Р2Р1 или S1= Е1Е2Е3Е4
, |
Введение |
|
|
• , |
Построение кривых осуществляется обычно путем их аппроксимации |
, |
короткими отрезками. |
, |
|
•Выводимое изображение обычно формируется с помощью операций
–поворота,
–переноса,
–масштабирования
–и вычисления различных проекций данных.
•Как правило, эти основные преобразования выполняются с помощью матричных (4 х 4) операций над данными, представленными в однородных координатах, часто реализуются аппаратно.
•Прежде чем рисовать окончательный результат, можно добавить удаление невидимых линий или поверхностей, произвести закраску, учесть влияние прозрачности, нанести текстуру и воспроизвести цветовые эффекты.
•Если надо нарисовать часть изображения, представленного во всей базе данных, то применяют операцию, которая называется отсечением. Отсечение может быть двухили трехмерным. В некоторых случаях отсекающее окно или объем могут быть с дырами или иметь нерегулярную форму.

01. Описание графических объектов в машинной графике. Понятие о графических примитивах и их атрибутах.
•Графические примитивы.
•Итак. Любая картинка, чертеж или схема могут рассматриваться как совокупность графических примитивов: точек, линий, окружностей, дуг и др.
•Таким образом, для того чтобы на экране появилась нужная картинка, программа должна обеспечить вычерчивание (вывод) графических элементов – примитивов, составляющих эту картинку.
•Графические примитивы могут иметь ряд атрибутов
•– геометрические атрибуты – определяют форму графического объекта;
•– атрибуты представления (видимости, визуализации);
•– атрибуты идентификации – определяют как обеспечивается замыкание обратной связи человека с машиной;

Базовые графические примитивы.
•Полилиния – набор точек соединяющихся отрезками прямых.
•Точки характеризуются геометрическими атрибутами,
•а их соединения - атрибутами представления (визуализации, видимости), например, атрибуты визуализации для линии – пунктир, точечная, штриховая, замкнутая, разомкнутая, разного цвета, разной толщины.
•Контур замкнутый (разомкнутый) – может быть простым многоугольником. Если он состоит из кривых линий, то его можно аппроксимировать многоугольником или многоугольниками. Контур, в отличие от полилинии, может быть заполнен фигурами (штриховка, звездочки, элементы микросхем и т.д.) – характеризуется массивом точек которые соединяются либо отрезками либо дугами.
•Атрибут – набор точек.

Базовые графические примитивы.
•Матрица точек – прямоугольная область m x n каждая точка которой характеризуется своим цветом. Эта область всегда ограничена границам экрана.
•Атрибут – m x n точек и координаты привязки. Значения m x n могут меняться только в сторону увеличения масштаба, иначе мы можем потерять часть информации
•Маркеры – специальные значки позволяющие отмечать отдельные координаты графических элементов:
•Атрибут 1– координаты,
•Атрибут 2 – вид маркера.
•Текстовая строка характеризуется:
•- геометрическим атрибутом – точка привязки.
•- атрибутом видимости – стиль текста, тип, наклон, привязка текста к точке привязки (по началу или по концу строки), сжатие (растяжение).