Шпоры по компьютерной графике / 1
.doc|
1. История развития КГ 1950 год- появляются компы. Они используются для решения научных и производственных задач, результатом которых были числовые данные. К 60-тым годам появление долее мощных компов, на которых появляется возможность обработки графических данных в режиме символьной печати. Затем появляются специальные устройства для вывода на бумагу, так называемые графопостроители, или перьевые плоттеры. Для управления работой графопостроителей стали создавать спец. ПО. Следующий важный шаг произошёл с появлением графических дисплеев. Графический дисплей формирует рисунок из множества точек, выстроенных в равные ряды или строки, образующие растр. Дисплейный процессор читает содержимое видеопамяти и управляет работой монитора. К видеопамяти имеет доступ 2 процессора- центр. и диспл.Центральный записывает видеоинформацию, а дисплейный читает её и передаёт на монитор. В видеопамяти хранится последовательность кодов, определяющих цвет каждой точки. Видеоадаптеры могут работать в различных режимах: текстовый и графический. В текстовом режиме экран монитора разбивается на отдельные участки, т.е. знакоместа. Каждое знакоместо может быть выделено 250 символами по таблице ASCI кодов. В графическом режиме информация отображается в виде прямоугольной сетки точек, цвет каждой задаётся программой. Первый комп JBM PC -1986 году был оснащен видеоадаптером MDA. Видеосистема была предназначена для работы только в текстовом режиме. Через год появляются видеоадаптер йййййййййййййй, который поддерживал уже графический видеорежим, с размером роста 720*348. Следующим шагом был видеоадаптер CGA. Это была первая цветная модель. Он позволил работать в цветном текстовом и графическом режиме.(640*200-цветной, 320*200-белый) В 1984 году появился видеоадаптер EGA. У него был 16 цветной режим, размером 640*350 pi. В 1987 появились адаптеры MCGA и VGA. На данный момент на компьютеры JBM PC с процессором Pentium используется огромное кол-во видеокарт с глубиной цвета 32 бита/pi при размерах растра 1600*1200. В видеопамяти могут хранится несколько кадров изображения. Это используется в анимации, для их сохранения используется отдельные страницы видеопамяти с одинаковой логической организацией, но разной адресацией. Обмен данными по системе шин обеспечивает процессор, адаптер и контроллер локальной шины. До недавнего времени использовалась шина PSI. Эта шина является стандартом для подключения модемов и т.д. В настоящее время подключается через шину AGP. Наличие AGP порта повышает быстродействие компа. Кроме видеопамяти на плате видеоадаптера располагается дисплейный процессор, который по сложности приближается к центральному. Этот графический дисплейный процессор выполняет следующие функции: рисование массивов pi, манипуляции, копирование, наложение текстуры и т.д. Ранее эти функции выполнялись центральным процессором, а графически использовались лишь для рисования линий и т.д. 9. ЦВЕТОВЫЕ ПРОСТРАНСТВА. Чтобы передать цвет, нужно задать несколько значений, определяющих интенсивность каждого из основных цветов, которые смешивают для получения составных цветов. Составной цвет задаётся упорядоченным набором значений и представляют собой точку в цветовом пространстве. Наиболее распространенным способом передачи цвета является модель RGB. В модели RGB –(0,0,0)-черный, (255,255,255)-белый. Порядок следования цветовых составляющих может быть произвольный. А порядок и обработка цветовых составляющих разная. 10. ТИПЫ ПАЛИТРЫ. Различают одноканальные и многоканальные палитры. Одноканальная палитра предусматривает только одну цветовую величину для каждого элемента изображения, причем эта цветовая величина явно указывает цвет пикселя. Многоканальная палитра предусматривает 2 или более цветовые величины для каждого цветового элемента .Палитры могут быть как пиксельные так и плоскоориентированные. Пиксельно ориентированные палитры хранят все данные о цветах пикселей в виде последовательности битов в каждом элементе массива. В плоскоориентированной палитре цветовые составляющие пикселя разделены. Величины, соотв. определ. цветовому каналу сохраняются вместе, и палитра состоит из 3 –х одноммммм палитр, по одной для каждого цветового канала .Одноканальная пиксельно ориентированная палитра содержит одно пиксельное значение на элемент. Многоканальная пиксель-ориентированная палитра также хранит по 1 пикселю на элемент, но каждый пиксель содержит 2 или более цветовых канала. Одноканальная плоскоориентированная хранит 1 пиксель на элемент и 1 бит на плоскость. Многоканальная плоскоориентированная палитра содержит одно значение цветового канала на элемент. Количество элементов в палитре определяется по формуле 2 в степ n,где n-размер пиксельного значения 14. ВЕКТОРНЫЙ ФАЙЛ (ВФ) Это те файлы, в которых содержатся математическое описание всех элементов изображения(отдельных элементо), использованные программы визуализации для конструирования конечного изображения. ВФ строится не из пиксельных значений, а из описания элементов изображения. Векторные данные- включают данные о типе линии и её атрибутах. Линии используются для построения геометрических фигур, т.е. в свою очередь может быть использованы для создания объекта 3D фигур. ВД представляют собой список операций черчения и математическое описание элементов изображения, записанные в файле в той последовательности , в которой они создавались. Простейшие ВФ исполняются текстовыми редакторами и электронными таблицами. Большие ВФ разработаны для хранения и создания рисунков программами САПР. 13. НАЛОЖЕНИЕ И ПРОЗРАЧНОСТЬ. Если изображение не прозрачное, то не существует условий, при котором можно наложить одно изображение на другое и видеть при этом элемент нижнего изображения. Для того, чтобы изображения могли прикладываться , задается прозрачность изображения на уровне????????? всего изображения, ??????????? фрагменты, ?????????????? отдельного пикселя. Прозрачностью управляют при помощи дополнительной информации, содержащейся в любом элементе пиксельных данных. Каждый пиксель добавляется по крайней мере один, оверленный бит. Установка такого бита позволяет программе визуализации выборочно игнорировать те пиксельные значения, у которых этот вид установлен. 16 бит=5 бит+5 бит+5 бит+1 овер. бит. Программа визуализации может переключить оверленный бит, чтобы интерпритироваться как команда игнорирующая данный пиксель, таким образом, появляется возможность наложить 2 изображения, прием переключить о. бит пиксельного значения, заданного цвета, а также отключить изображение любой области изображения не окрашен в дополнительный цвет. Процее отклонения любой области изображения и наложение разных изображений называется цветной репроекцией. Существуют другие варианты наложения изображения за счет изменения нижней прозрачности и на--------------------------------------------------------й картины. В этом случае любое пиксельное значение , содержащее 8 битов. 32 бита=8 бит+8 бит+8 бит+8 бит прозр. 0= прозрачен на 100% 255-полностью не прозрачен. Кроме того, информация о прозрачности можно сохранить в виде отдельного блока, не зависящего от остальных данных изображения. Это позволяет манипулировать данные о прозрачности отдельного от изображения. 16. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ВЕКТОРНЫХ ФАЙЛОВ. ПРЕИМУЩЕСТВА:
НЕДОСТАТКИ:
20. Растровые данные. РД в большинстве форматов расположены непосредственно после заголовков, но могут быть и в любом другом месте растрового файла т.к. после заголовка может быть палитра или др. данные. В таком случае в заголовке поле смещения данных изо-я или в поле каталога изо-я указ. Местоположение начала данных изо-я. РД состоящие из пиксельных значений обычно выводятся на устройства в виде строк развертки по всей ширине поверхности изо-я. Иногда РД записываются в файл в виде плоскостей. 24. Сжатие данных Сжатие – это процесс, применяемый для уменьшения физического размера блока инфо. Сжатие – это один из типов кодирования. При сжатии программа compress осуществляет сжатие данных, а программа decompress их восстановление. Практически каждый современный растровый формат включ-ет в себя какой-нибудь метод сжатия. Схемы сжатия. 1) RLE – метод группового кодирования. 2) LZW – метод Лемпела-Зива-Велча. 3) CCITT – частный случай алгоритма Хаффмана. 4) DCT – метод дискретных косинус-преобразований. Применяется при сжатии jpeg. 5) Фрактальное сжатие. В РФ обычно сжимаются только данные изо-я, заголовок и др. остаются не сжатыми. Векторные файлы не имеют родной схемы сжатия. Они не сжимаются. 1) т.к. данные уже представ-ны в компактной форме. 2) векторные изо-я читаются с маленькой скоростью, если добавить еще распаковку, то этот процесс станет еще медленнее. 3) если векторные файлы все-таки сжать, то сжимается весь файл целиком, включая заголовок (это сжатие архиваторами ZIP, RAR и др.)
20.
|
2. Графика и КГ Графика-результат визуального представления реального или воображаемого объекта, получаемые традиционными методами, рисованием или печатанием художественных образов. Компьютерная графика-графика, включающая любые данные, предназначенные для отображения на устройстве вывода. В компьютерной графике различают понятия создание и визуализация изображения. В компьютерной графике выполнение работы иногда отделено от его графического исполнения. Одним из способов завершения компьютерно графического процесса является виртуальный вывод, т.е. вывод файла на запоминающее устройство. Данные, которые были выведены в файл, могут быть впоследствии восстановлены и использованы для графического представления. Изображением считается визуальное представление реального объекта, зафиксируемого человеком с помощью некоторого механического процесса. В компьютерной графике изображением считается объект, воспринимаемый устройством вывода. САПР используется во всех областях жизни, таких как машиностроение, электроника и тд.Гео информационные стстемы(ГИС)-разновидность системы компьютерной графики. Они позволяют выполнять ввод и редактирование объектов с учетом их расположения на поверхности земли. 3.ГРАФИЧЕСКИЙ ФОРМАТ - это способ записи данных, описывающих графическое изображение. Они разр. для эффективной и логичной организацией и сохранения графических данных в файле. 4. ГРАФИЧЕСКИЕ ФАЙЛЫ - это файлы, в которых хранятся любые типы графических данных, предназначенных для последующей визуализации. Способы организации этих файлов называется графическим форматами. После записи в файл, изображение становится данным, формат которой может быть изменён. 5. Графические данные: 1 растровые 2 векторные 2- используется для представления прямых, прямоугольников и кривых и любых других объектов, которые могут быть созданы на их основе с помощью определения в численном виде ключевых точек. С ними программа производит связывание точек. 1- набор числовых значений, определяющий цвета отдельных пикселов. Пикселы- цветовые точки, расположенные на правильной сетке и формирующие образ. Техническим растром является массив числовых значений, задающих цвета отдельных пикселей преображающих цвета на отдельном устройстве вывода. Для обозначения числового значения в растровых данных соответствующих цвету пикселя в изображении используется термин пиксельное значение. Термин bitmap используется для обозначения массива пикселей, независимо от типа, а термин битовая глубина используется для указания размеров этих пикселей, выраженных в битах или байтах. 6.ФИЗИЧЕСКИЕ И ЛОГИЧЕСКИЕ ПИКСЕЛИ. В компьютерной графике для указания местоположения графического объекта используется математические координаты, хотя поверхность отображения- это реальный физический объект, потому существует разность между физическими и логическими пикселями. Физические пиксели- реальные точки, отображённые на устройстве вывода, т.е. это наименьший физический элемент поверхности отображения, которые можно обрабатывать аппаратным способом. Так как физические пиксели занимают определённую площадь поверхности отображения, то площадь между двумя соседними пикселями вводится ограничения. Логические пиксели имеют местоположение, но не занимают физическое пространство. Поэтому при отображении значения логических пикселей в физические пиксели должны учитываться реальные размеры и расположения физических пикселей ПИКСЕЛЬНАЯ ГЛУБИНА УСТРОЙСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ: Принятая пиксельная глубина 1,4,8,24,32 бита соответственно монохроматический режим 16 цветов, 256 цветов и т.д. 7. ОТОБРАЖЕНИЯ ЦВЕТОВ. Набор цветов, который задаётся пиксельными значениями в файле не всегда совпадает с тем, который может быть отображен на физическом устройстве вывода. Задача согласования набора цветов решается программой визуализации. Существует 2 варианта: 1 если количество цветов, заданных пиксельными значениями в файле значительно меньше количества цветов , которое способно отобразить устройство вывода. 2 устройство вывода способно отобразить меньше цветов, чем записью в исходных данных 8. ПИКСЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ПАЛИТРА. Пиксельные данные, содержащие более 1 бита на пиксель могут представляться: 1)как набор индексов палитры цветов 2)определяется в соответствии со схемой определения цветов. Палитра представляет собой одномерный массив цветных величин. С помощью палитры цвета задается косвенно, посредством их позиций в массиве. При использовании этого метода данные записываются в файл в виде индексов. Растровые данные, в которых используется палитра, называетсярастровыми данными с косвенно или псевдоцветной записью. Палитра обычно включает в тот же самый файл, где содержится изображение. Каждое пиксельное значение содержит как индекс палитры. Программа визуализации читает из файла пиксельное значение и обращается к палитре за значением цвета. 11. ЦВЕТ. Рецепторы чел. глаза воспринимают длину волны от 380-770 нм. Волны различной длины воспринимаются чел. глазом по-разному. Система визуального восприятия близко расположенные цвета, особенно если они разделены видимым объектом. Для восприятия цвета значение имеет как цвет, полученный не существующих моделей, представленных из-за разного способа действующих на разных устройствах. Все множество цветов получается путем смешивания основных цветов образует цветовую гамму. Цветовые модели- аддитивная и субаддитивная. Аддитивная- ?????????????????? цвета плюс основной цвет и черный. Чем больше интенсивность добавленного цвета, тем ближе результирующий цвет к белому. Смешивание всех основных цветов дает чисто белый цвет, если значение максимально черное минимально они самоосветляющиеся . Субаддитивные-основные цвета ?????????????????? из белого. Чем больше интенсивность цвета, тем ближе результат к черному. Смешивание всех цветов максимально-черный, минимально-белый. Они отражающие. 12. МОДЕЛИ RGB. Аддитивная цветовая модель имеет различное количество красного, зеленого, голубого. Если все три цвета равны, то это оттенки серого цвета. Модель CMY голубой, пурпурный, желтый для ???????????????? цветов на белом устройстве вывода. При освещении каждый из основных цветов потому дополнительный цвет. (голубой-красный, пурпурный-зеленый, желтый-синий) Теоритически при вычитании всех основных цветов, суммой является черный, но на практике получить черный сложней, поэтому модель дополнена отдельным черным цветовым компонентом.. Результат модели-4-х цветовая печать. HSV- оттенок, насыщенность , величина. В этой модели изменяют свойства цвета. Весь оттенок-это цветовая насыщенность (цветность) определяют количество белого в оттенке . В полностью насыщенные 100% оттенке не содержится белого и такой оттенок считается чистым. Красный оттенок 50% насыщенности- это розовый. Величина, которая называется яркостью , определяют интенсивностью свечения света. Оттенок с высокой интенсивностью является очень ярким. Черный и белый цвет, смешанный с основными цветами для получения оттенков tint, Shade,tone. Tint- чистый, полный, насыщенный цветом, смешан с белым. Shade-, насыщенный цветом, смешан с черным. Tone –цвет, смешанный с серым.(белый+черный) Насыщение-количество черного. Величина-количество красного. Оттенок-цвет. YUL-состоит из 3-х сигналов. Она основана на линейном преображении данных AGB-изображение, применяется для кодирования цвета в телевидении. Полутоновая модель состоит из черного, белого и серого. Гамма всех цветов серого цвета. Каждая точка состоит из 3-х составляющих с равной величиной, не имеющей насыщенности и различающиеся только интенсивностью.
25. Физическое и логическое сжатие. Алгоритмы сжатия используют для повторного кодирования данных. Различие между методами физич. и логич. сжатия основано на том, как данные преобразуются. В результате физического сжатия данные преоб-ся без учета содержащейся в них инфо. Происходит просто переход серии битов из 1 шаблона в другой более компактно. Алгоритм физического сжатия удаляет существующую в данных избыточность. Все рассмотренные методы будут физическими. Метод логического сжатия явл-ся процессом логич. постановки, т.е. замены одного набора алфавита цифровых или двоичных символов другими. Логическое сжатие выполняется только на символьном или более высоком уровне. Основано на инфо содержащейся в исходных данных и логисеское сжатие не применяется для данных изо-я. Методы физического сжатия делятся на две категории: 1) сжатие всего файла При сжатии всего файла программа сжатия считывает все его данные, применяет к ним сжимающий алгоритм и создает новые файлы. Выигрыш в размере файла значительный, но файл нельзя использовать ни одной программой пока его не восстановить. Поэтому сжатие всего файла используют для длительного хранения или для пересылки (rar, zip и т.д.) 2) сжатие включенное в структуру файла Программы предназ. для чтения файлов таких форматов способны считать данные при распаковке файлов. |