Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Шпоры по компьютерной графике [по билетам].doc
Скачиваний:
51
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
805.89 Кб
Скачать

12. Аффинные преобразования, их свойства, однородные координаты.

Для решения таких задач, как движение объектов и их частей, управления камерой применяются аффинные преобразования (АП), рассмотрим их основные свойства:

1) точки, лежащие на одной прямой, после преобразования лежат на одной прямой;

2) пересекающиеся прямые остаются пересекающимися, а параллельные – параллельными;

3) при АП пространства пересекающиеся плоскости остаются пересекающимися, параллельные – параллельными, а скрещивающиеся – скрещивающимися;

4) при АП сохраняются отношения площадей двух квадратов на плоскости и отношение объемов двух кубов в пространстве.

Пусть М - произвольная точка плоскости с координатами х и у, вычисленными относительно заданной прямолинейной координатной системы. Однородными координатами этой точки называется любая тройка одновременно неравных нулю чисел x1, x2, x3, связанных с заданными числами x и y следующими соотношениями:

x

Однородные координаты

1/x3=x, x2/x3=y.

При решении задач компьютерной графики однородные коорди­наты обычно вводятся так: произвольной точке М(х, у) плоскости ста­вится в соответствие точка М*(х,у,1) в пространстве. Произвольная точка на прямой, соединяющей начало координат, точку 0(0, 0, 0) с точкой М*(х, у, 1), может быть задана тройкой чисел вида (hx, hy, h).

Будем считать, что h0. Вектор с координатами hx, hy, h является направляющим векто­ром прямой, соединяющей точки 0(0, 0, 0) и М*(х, у, 1). Эта прямая пересекает плоскость z = 1 в точке (х, у, 1), которая однозначно определяет точку (х, у) коорди­натной плоскости ху.

При помощи троек однородных координат и матриц третьего порядка можно описать любое аффинное преобразование плоскости. В самом деле, считая h = 1, сравним две записи: помеченную символом * и матричную:

Нетрудно заметить, что после перемножения выражений, стоя­щих в правой части последнего соотношения, мы получим обе форму­лы (*) и верное числовое равенство 1 == 1. Тем самым сравниваемые записи можно считать равносильными.

Выпишем соответствующие матрицы третьего порядка для базовых аффинных преобразований:

1. Матрица вращения (rotation)

;

2. Матрица растяжения (сжатия)

(dilatation)

;

3. Матрица переноса (translation)

;

4. Матрица отражения (reflection)

Билет 3

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).