- •1. Предмет кг. Области применения кг. Совр. Тенденции развития кг.
- •2. История развития кг. Современные тенденции развития кг.
- •3. Основные понятия кг. Аппаратное обеспечение кг. Принципы формирования изобр.
- •4. Архитектура рабочих станций. Графический ускоритель. Арi.
- •5. Архитектура графических рабочих станций. Технологии 3d графики.
- •6. Архитектура графических рабочих станций. Принципы конвейерной архитектуры.
- •7. Общие положения алгоритмов сжатия изображений.
- •8. Алгоритмы архивации без потерь: rle, lz/lzw, Хаффман.
- •9. Алгоритмы архивации с потерями, проблемы алгоритмов архивации с потерями. Основные идеи алгоритмов jpeg, фрактальный, волновой.
- •10. Геометрическое моделирование и решаемые им задачи…
- •11. Представление геометрических моделей. Полигональные сетки и способы …
- •12. Аффинные преобразования, их свойства, однородные координаты.
- •13. Аффинные преобразования на плоскости.
- •14. Аффинные преобразования в пространстве. Использование матричного представления. Составные аффинные преобразования в пространстве.
- •15. Проецирование. Общий вид преобразований в пространстве. Виды проекций.
- •Общая формула преобразования
- •16. Этапы создания графического объекта. Преобразование положения объекта. Понятие камеры. Особенности матричных преобразований.
- •17. Понятие растрового алгоритма. Понятие связности. Основные требования предъявляемые к растровым алгоритмам.
- •18. Растровое представление отрезка: постановка задачи, простейший алгоритм, алгоритм цда.
- •19. Растровое представление отрезка: постановка задачи, алгоритм Брезенхейма.
- •20. Растровое представление отрезка: построение сглаженной линии (метод Флойда-Стейнберга, модификация алгоритма Брезенхейма, сглаживание всей сцены).
- •21. Растровое представление окружности: постановка задачи, простой алгоритм, алгоритм Брезенхейма.
- •22. Алгоритм закраски области, заданной цветом границы.
- •Задача отсечения Вопрос 23
- •Двумерный алгоритм Коэна-Сазерленда (Кохена-Сазерленда)
- •Двумерный fc-алгоритм
- •Задача отсечения Вопрос 24
- •Двумерный алгоритм Лианга-Барски
- •Задача отсечения Вопрос 25
- •Двумерный алгоритм Кируса-Бека
- •Проверка выпуклости и определение нормалей Вопрос 27 Алгоритм с использованием векторных произведений
- •Разбиение невыпуклых многоугольников. Алгоритм метода при обходе вершин многоугольника против часовой стрелки состоит в следующем:
- •Отсечение многоугольника
- •Вопрос 28
- •Вопрос 29
- •Вопрос 30
- •Вопрос 31
- •Пересечение луча с плоскостью и многоугольником Вопрос 32
- •Вопрос34
- •Вопрос 35
- •Вопрос 36
- •Вопрос 37
- •Вопрос 38
- •Вопрос 39
- •Вопрос 40
- •Вопрос 41
- •Вопрос 42
- •Пирамидальное фильтрование (Mip-mapping).
- •Вопрос 43
- •Трассировка лучей
- •Излучательность
- •Вопрос 44
- •Интерактивные системы машинной графики
- •Графические языки высокого уровня
- •Синтаксические расширения алгоритмических языков
- •Процедурные графические языки
- •Вопрос 45
13. Аффинные преобразования на плоскости.
Допустим, на плоскости введена прямолинейная координатная система. Тогда каждой точке М ставится в соответствие упорядоченная пара чисел (х, у) ее координат (рис. 1). Вводя на плоскости еще одну прямолинейную систему координат, мы ставим в соответствие той же точке М другую пару чисел - (х*, у*).
Переход от одной прямолинейной координатной системы на плоскости к другой описывается следующими соотношениями:
где , , , , , – произвольные числа, связанные неравенством
Формулы (*) можно рассматривать двояко: либо сохраняется точка и изменяется координатная система (рис. 2) – в этом случае произвольная точка М остается той же, изменяются лишь ее координаты, либо изменяется точка и сохраняется координатная система (рис. 3) – формулы (*) задают отображение, переводящее произвольную точку M(x,y) в точку М*(х*, у*), координаты которой определены в той же координатной системе.
Рис. 1 |
Рис. 2 |
Рис. 3 |
В дальнейшем мы будем рассматривать формулы (*) как правило, согласно которому в заданной системе прямолинейных координат преобразуются точки плоскости.
В аффинных преобразованиях плоскости особую роль играют несколько важных частных случаев. При исследовании геометрического смысла числовых коэффициентов в формулах (*) для этих случаев нам удобно считать, что заданная система координат является прямоугольной декартовой.
Поворот вокруг начальной точки на угол описывается формулами:
Растяжение (сжатие) вдоль координатных осей можно задать так:
х* = х, у*=у, а > 0, > 0 .
Например, растяжение (сжатие) вдоль оси абсцисс обеспечивается при условии, что > 1 (0 < < 1).
Отражение (относительно оси абсцисс) задается при помощи формул:
х* = х, у* = -у.
Параллельный перенос обеспечивают соотношения
x* = x + ,
у* = у + ..
Выбор этих четырех частных случаев определен двумя обстоятельствами.
Каждое из приведенных преобразований имеет простой и наглядный геометрический смысл (геометрическим смыслом наделены и постоянные числа, входящие в приведенные формулы).
Любое преобразование вида (*) всегда можно представить в виде последовательного исполнения простейших преобразований.
Для эффективного использования этих известных формул более удобной является их матричная запись.
, ,
Этого можно достичь, например, так: перейти к описанию произвольной точки плоскости тройкой чисел.
14. Аффинные преобразования в пространстве. Использование матричного представления. Составные аффинные преобразования в пространстве.
Поступая аналогично тому, как это было сделано в размерности два, заменим координатную тройку (х, у, z), задающую точку в пространстве, на четверку чисел (x, y, z, 1) или, более обобщенно, на (hx, hy, hz), h0. Каждая точка пространства (кроме начальной точки О) может быть задана четверкой одновременно не равных нулю чисел; которая определена однозначно с точностью до общего множителя. Предложенный переход к новому способу задания точек позволяет воспользоваться матричной записью и в более сложных, трехмерных задачах.
Любое аффинное преобразование в трехмерном пространстве может быть представлено в виде суперпозиции поворотов, растяжений, отражений и переносов.
1. Матрицы вращения в пространстве
-
вокруг оси абсцисс на угол :
вокруг оси ординат на угол :
2. Матрица растяжения (сжатия):
, |
где, используются следующие коэффициенты растяжения(сжатия): > 0 - вдоль оси абсцисс; > 0 - вдоль оси ординат; > 0 - вдоль оси аппликат.
|
3. Матрицы отражения
относительно плоскости ху ; |
относительно плоскости уz ; |
относительно плоскости zx . |
4. Матрицы переноса (здесь ,, - координаты вектора переноса)
.