3. Основные понятия кг. Аппаратное обеспечение кг. Принципы формирования изобр.

Компоненты графической системы – практически все, что только есть в компьютере:

1) процессор общего назначения; 2) память;3)видеоадаптер; 4) устройства ввода;

5) устройства вывода.

Электронный луч можно направить в желаемое место на экране в одном из двух режимов: векторном и растровом. В векторном режиме движение луча определяется координатами точек рисуемой фигуры. Координаты могут быть заданы и математическими формулами. Для представления дисплейных примитивов векторная графика требует мало памяти, сами примитивы четко изображаются, оператор может непрерывно менять изображения в реальном времени. Главным недостатком векторной графики является то, что с ее помощью нельзя изобразить сплошные области, любые объекты могут быть представлены лишь в виде проволочных каркасов. В растровом режиме луч отклоняется не в соответствии с контурами рисунка, а, как в бытовом телевизоре, 25 раз в секунду высвечивается растр (кадр),состоящий из строк. Управлять в растровом режиме можно только яркостью луча при прохождении им

активных точек строки. Векторная графика – представление графического изображения в памяти компьютера в виде координат отдельных точек. Растровая графика – представление графического изображения как единого целого, а в памяти компьютера как копии всего экрана. Цифровое изображение – набор точек (пикселей) изображения; каждая точка изображения характеризуется координатами x и y и яркостью V(x, y), это дискретные величины, обычно целые. В случае цветного изображения каждый пиксель характеризуется координатами x и y и тремя яркостями яркостью красного, синего и зеленого (VR , VB , VG). Комбинируя эти три цвета, можно получить большое количество различных оттенков. Максимальное количество цветов, одновременно отображаемых на экране, определяется количеством битов, выделенных для каждого пикселя в видеобуфере. В полноцветных системах каждому пикселю отводится 24 бита цветовой информации: по байту на каждый компонент VR , VB , VG. Как правило, чем больше пикселей на экране, тем выше качество изображения. Один из путей, позволяющих скомпенсировать нехватку имеющихся цветов, – это псевдотонирование компьютерного изображения. Существует много вариантов псевдотонирования, но все они основаны на одном принципе – замене пикселей с цветами, отсутствующими в палитре, конфигурациями пикселей с цветами из палитры. Псевдотонирование основывается на том, что человеческий глаз смешивает цвета двух рядом находящихся пикселей, воспринимая некий третий цвет. В зависимости от разрешающей способности они подразделяются на CGA, EGA, VGA, SVGA и др. Каждой точке экрана, называемой пикселем, соответствует определенное место в памяти, называемое видеопамятью. Обычно она располагается на видеоадаптере, который управляет работой дисплея, циклически отображая на экране содержимое видеопамяти.

Режимы видеоадаптеров:

MDA (монохромный) режим. Позволяют получать разрешение до 1280х1024

CGA (Color Graphic Adapter) имеет характеристики 320 х 200 при 4-х цветах.

EGA (Enhanced Graphic Adapter) имеет разрешение 640 х 350, но при этом доступны всего лишь 4 цвета (16 цветов – при 320х200).

VGA (Video Graphic Array) режим основан на подаче аналогового сигнала, что позволяет получать до 16 цветов (из 256) при разрешении 640х480.

Перечисленные дисплеи называются иначе цифровыми, поскольку на экран поступает цифровой RGB сигнал из 3 пушек (Red, Green, Blue). Развитием данного режима является стандарты SVGA, позволяющие получить 32-битный цвет при разрешениях, зависящих от

возможностей аппаратного обеспечения.

Устройства вывода можно классифицировать следующим образом:

1. По принципам записи (обновления) изображения:

− с произвольным сканированием луча, при котором изображение формируется при перемещении луча по экрану в соответствии с координатами строящихся элементов изображения (каллиграфические, штриховые устройства);

− с растровым сканированием луча, при котором изображение представляется в виде матрицы точек; изображение на экране формируется при перемещении луча в соответствии с разверткой слева-направо по строке и сверху-вниз по строкам с подсветкой требуемых точек; 2) по принципам отображения:

− периодическая регенерация информации на экране из неотображающей памяти;

− использование отображающего устройства сохранения изображения;

3) по технологическим способам вывода (свечение люминофора, плазмы, перенос красителя и т.п.).Электронно-лучевые трубки:

электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), используемая в видеомониторах. Катод нагревают до тех пор, пока возбужденные электроны не создадут расширяющегося облака. Эти электроны притягиваются к сильно заряженному положительному аноду. На внутреннюю сторону расширенного конца ЭЛТ нанесен люминофор. Облако электронов с помощью электронных линз фокусируется в узкий, строго параллельный пучок. Теперь сфокусированный электронный луч дает одно яркое пятно в центре ЭЛТ. Луч отклоняется или позиционируется влево или вправо от центра и выше или ниже центра с помощью усилителей горизонтального и вертикального отклонения. В цветной растровой ЭЛТ находятся три электронные пушки, по одной на каждый основной цвет: красный, зеленый и синий. Для того чтобы электронные пушки возбуждали только соответствующие им точки люминофора (например, красная пушка возбуждала только точку красного люминофора), между электронными пушками и поверхностью экрана помещена перфорированная металлическая решетка. Это так называемая теневая маска стандартной цветной ЭЛТ с теневой маской. Процесс преобразования хранящейся в буфере кадра растровой картинки в упорядоченный набор точек на телеэкране называется растровой разверткой. Минимальной скоростью вывода или изменения изображения является 25 кадров в секунду при условии, что минимальная скорость регенерации или воспроизведения в два раза больше, т. е. 50 кадр/с.

ЖК дисплеи:

Молекулы ЖК являются стержнеобразными органическими соединениями и находятся в различных ориентациях в этих фазах. Если температура понижается, то в ЖК совершаются переходы через различные фазы, т.о. увеличивается упорядоченность, и в конце концов наступает твердое состояние.

Экран на динамическом рассеивании:

Две прозрачные пластинки, между ними жидкие кристаллы. Подано напряжение. Часть света отражается, и образуются цвета. Кристаллы выстраиваются определенным образом, создавая на экране изображение.

Экран на основе твист-эффекта:

Меняется плоскость поляризации. При подаче напряжения угол изменяется.

Для решения проблемы быстродействия были разработаны ЖК-дисплеи с активной матрицей, в которых каждый пиксель снабжен независимо управляемым тонкопленочным транзистором (TFT).

Плазменные дисплеи:

принцип работы: с двух сторон располагаются металлизированные полоски, В середине – диэлектрик с отверстиями. В отверстиях – газ. Все это склеивают. Одна пластинка служит катодом (К), другая – анодом(А).

Задачи вычислительной геометрии: построение выпуклой оболочки. Простейший алгоритм построения выпуклой оболочки. Построение выпуклой оболочки по Грехему (метод обхода Грехема). Диаметр множества.

Если представить резиновый шнур, натянутый на множество точек, то это и будет выпуклая оболочка для данного множества точек.

Определение 1. Область D, принадлежащая пространству E², будет называться выпуклой, если для любой пары точек q₁ и q₂ из D отрезок q1q₂ целиком принадлежит D.

Так как алгоритмы имеют дело с границей выпуклой, то введем для нее обозна­чение CH(L) и будем ее также называть выпуклой оболочкой.

Задача ВО1. (Выпуклая оболочка). В E² задано множество S, содержащее N точек. Требуется построить их выпуклую оболочку (т.е. полное описание границы CH(S)).

Простейшие алгоритмы

Определение 1. Точка p выпуклого множества S называется крайней, если не существует пары точек a, b S, таких, что p лежит на открытом отрезке ab.

Для нахождения выпуклой оболочки необходимо выполнить два ша­га:

• Определить крайние точки.

• Упорядочить эти точки так, чтобы они образовали выпуклый многоугольник.

Теорема 1. Точка p не является крайней точкой множества S только тогда, когда она лежит в некотором треугольнике, вершины которого принадлежат S, но сама она не является вершиной этого треугольника.

Эта теорема дает возможность построить алгоритм проверки крайности точки. Следующая теорема показывает, в каком порядке должны быть точки в конечном множестве.

Теорема 2. Последовательные вершины выпуклого многоуголь­ника располагаются в порядке, соответствующем изменению угла от­носительно любой внутренней точки.

Построение выпуклой оболочки по Грехэму

Пусть центр координат в какой-нибудь внутренней точке. Упо­рядочим точки относительно полярного угла, если таковые совпада­ют относительно расстояния от центра координат. Так как обе точки лежат на одной прямой, проходящей через центр координат, то для сравнения нет необходимости вычислять расстояние, а можно срав­нивать сумму абсолютных значений координат.

Отсортированные точки следует поместить в двусвязный спи­сок. Так как внутренние точки принадлежат некоторому треугольни­ку (Opq), где p и q - соседние вершины на выпуклой оболочки. Сущ­ность алгоритма в последовательном просмотре отсортированного списка и удалении внутренних вершин. Оставшиеся точки будут яв­ляться вершинами выпуклой оболочки.

Просмотр начнем с точки, являющейся вершиной ВО. Для этого можно взять точку с минимальной абсциссой, а если их несколько, то и с минимальной ординатой и пометить как начальную. После чего обходим список, начиная с нее, против часовой стрелки и проверяем внутренний угол для текущей точки. Если он больше либо равен π, то удаляем вершину, в противном случае переходим к следующей. Так как за каждый просмотр мы или удаляем одну вершину, или перехо­дим к следующей, а просмотр заканчиваем при достижении началь- ной вершины, которая не будет удалятся, то мы выполняем не более N шагов. Рассмотренный метод называют методом обхода Грэхема.

Билет 19