Введение
Компьютерная или машинная графика — это вполне самостоятельная область человеческой деятельности со своими проблемами и спецификой. Компьютерная графика — это и новые эффективные технические средства для проектировщиков, конструкторов и исследователей, и программные системы и машинные языки, и новые научные, учебные дисциплины, родившиеся на базе синтеза таких наук как аналитическая, прикладная, начертательная геометрия, программирование для ЭВМ, методы вычислительной математики и т. п.
Основными задачами машинной графики являются ввод (считывание) графической информации в ЭВМ, вывод ее из ЭВМ (формирование изображений), а также определенного рода переработка информации в компьютере. Таким образом, основные задачи машинной геометрии или, как говорят, автоматизированного геометрического моделирования и конструирования — синтез в ЭВМ и анализ геометрических объектов, решение задач геометрического характера, что и рассмотрим в реферате.
1 Организация ресурсов памяти в компьютерной графике
1.1 Организация ресурсов памяти в компьютерной графике
Ознакомление с оборудованием, необходимым для работы с компьютерной графикой, их основными характеристиками и принципами действия. Разумеется, технический прогресс не стоит на месте, и некоторые сведения в этом реферате могут показаться (или оказаться) слегка устаревшими. Но, тем не менее, основные принципы работы большинства устройств остаются почти неизменными, поэтому мы надеемся, что информация, представленная здесь, будет полезна для читателя.
Память
Монитор — это аналоговое устройство, а память — дискретное (цифровое). Чтобы «цифра» была «понятна» монитору, нужно использовать цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), показано на рисунке 1. Вывод изображения производится на растровый дисплей. Наименьшая адресуемая часть экрана — один пиксел (точка на экране дисплея), на который должен приходиться один или более битов для кодирования цвета. Каждому пикселу соответствует отдельная ячейка памяти в специальном буфере кадров (битовой плоскости). Чем больше битовых плоскостей приходится на один пиксел, тем больше цветов можно отобразить на экране монитора. Если, скажем, отвести под ячейку один бит (что будет соответствовать черно-белому изображению без полутонов), то 0 будет соответствовать черному цвету пиксела, а 1 — белому, и тогда на экране размером 512 * 512 пикселов для кодирования рисунка понадобится 512 * 512 = 262144 бита памяти.
Рисунок 1
Формирование цвета. Электронно-лучевая трубка
Градации серого цвета для черно-белой электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) можно получить, если число видовых плоскостей в буфере кадра увеличить, к примеру, до трех. При этом мы получим 23 = 8 уровней черно-белого сигнала (рисунок 2) :
Рисунок 2
Если в предыдущем случае вместо черно-белой ЭЛТ поставить цветную, имеющую три пушки (см. рисунок 3) — для красного, зеленого и синего цветов (RGB — red, green, blue), — то получим восемь различных цветов, вот они:
|
|
R |
G |
B |
|
черный |
0 |
0 |
0 |
|
красный |
1 |
0 |
0 |
|
зеленый |
0 |
1 |
0 |
|
синий |
0 |
0 |
1 |
|
желтый |
1 |
1 |
0 |
|
голубой |
0 |
1 |
1 |
|
пурпурный |
1 |
0 |
1 |
|
белый |
1 |
1 |
1 |
Рисунок 3
В ряде случаев при жесткой экономии памяти можно использовать механизм палитр, задаваемых несколькими матрицами цветов, загружаемых по отдельности по мере необходимости. После загрузки соответствующей матрицы можно использовать цвета одних, обычно близких по тону, оттенков, после загрузки другой матрицы — цвета других оттенков. При быстрой перезагрузке палитр и искусном подборе рисунков у зрителя создается иллюзия существования на экране большего, чем позволяет память, числа оттенков.