1.2.4. Системы машинной графики на пк

Графические системы предназначены для обработки различного рода и назначения графической информации (рисование, создание и использование библиотек рисунков различного назначения, черчение в двух и трех измерениях, создание иллюстраций, обработка фото- и киноматериалов и т. д.).

Такие системы играют весьма важную роль при научных исследованиях, автоматизации инженерных и проектно-конструкторских работ, в создании иллюстративных материалов, обеспечении графического интерфейса с пользователем и в целом ряде других приложений.

Наряду со специальными графическими системами различного назначения целый ряд современных языков и систем программирования также располагают графическими средствами (Basic, Pascal, C, Visual Basicи др.).

Развитию графического программного обеспечения способствовало создание целого ряда подходов и методов компьютерной обработки графической информации (трассировка лучей, фрактальная геометрия, конструктивная геометрия сплошных тел и др.), позволивших разработать множество интересных графических систем различного назначения.

Используемые методы обработки графической информации существенно определяются аппаратными средствами отображения ее на экране/плоттере. В настоящее время дисплейные системы делятся на два основных типа: векторные и растровые. В векторных системах световой луч движется по экрану вдоль рисуемой по определенному алгоритму линии. В растровых системах нужный объект воспроизводится посредством последовательного сканирования световым лучом его шаблона, т. е. без вычерчивания каждой линии непрерывным движением. В этом случае выводимое на экран изображение представляет собой двумерный массив пикселей. Сформированное в пиксельной матрице изображение хранится в видеопамяти дисплея и выводится на экран в режиме регенерации. Рисование в цвете, реализуемое посредством манипуляций пикселями такой матрицы, в определенной мере подобно приготовлению фотографии путем модификации областей эмульсионного слоя пленки.

Системы машинной графики на ПК можно отнести к нескольким классам:

• деловая графика;

• иллюстративная графика;

• компьютерная анимация;

• инженерная графика;

• презентационная графика;

• научная графика.

Деловая графикапредназначена для наглядного отображения данных, хранимых в электронных таблицах или в базах данных.

Большинство систем позволяет немедленно после ввода исходных данных и выбора способа представления получать на экране дисплея изображения диаграмм, гистограмм или графиков, отображающих эти данные. При этом изображение может сопровождаться заранее подготовленными текстовыми комментариями.

Подсистемы деловой графики встроены во все современные электронные таблицы. Менее распространены отдельные программы, например Adobe Persuasion.

Иллюстративная графика —это машинные изображения, которые играют роль иллюстративного материала (рекламные заставки, фирменные знаки, оформительские материалы и т. д.). Работа в системах иллюстративной графики осуществляется с помощью набора команд, готовых графических изображений и инструментов: кисть, карандаш, ластик, пульверизатор и др.

Популярной является система CorelDraw, а также такие системы, какMacDraw, PaintBrush, Adobe Illustrator, Micro Grafx Designer, Freelance, PANTONE и целый ряд других, позволяющие проводить весьма разнообразную обработку графической информации для различных приложений.

Укажем некоторые возможности продукции фирмы Corel Corporation.

Система CorelDream 3D предназначена для моделирования и создания трехмерных объектов, которые представляют комбинации из графических примитивов (конус, куб, шар и т. д.) или могут создаваться при помощи текста и простого рисования. Все объекты можно поворачивать в пространстве с изменением высоты или ширины (с сохранением пропорций или без него), присваивать им различные текстуры, имитирующие материалы, или накладывать на них рисунки.

Программа Corel PHOTO-PAINTпредназначена для создания и обработки различных типов изображений (как правило, фотографий). В систему включены различные инструменты обработки, ретуширования и маскирования фотографий. Пользователю предоставляется возможность модифицировать исходное фотоизображение посредством наложения рисунков и использования эффектов. Можно создавать мозаичные изображения, придавать объектам, например текстам, объемность, добавлять различные текстуры, тени, вращать и т. д.

Компьютерная анимацияпредоставляет пользователю возможность по описанию сцены и расположения предметов, а также заданным траекториям сгенерировать последовательность кадров, образующих компьютерный мультфильм. Наиболее широкое применение такие фильмы находят в многочисленных компьютерных играх.

Первые программы такого рода, появившиеся на ПК в 80-х годах, позволяли рисовать только простейшие плоские объекты. Современные анимационные системы для персональных компьютеров, такие как 3D Studio MAX и AutoDesk Animator, включают построение реалистичных пространственных изображений, соответствующих по качеству кинопродукции 70-х годов.

Крупные студии и кинокомпании начали применять компьютерную технику для получения специальных кадров в фантастических фильмах задолго до появления компьютерной графики. С 70-х годов применяется компьютерное отслеживание движения камеры для многократного повторения одной и той же траектории. Некоторые фантастические космические корабли, планеты и вспышки лазеров стали моделироваться на компьютерах еще в знаменитых "Звездных войнах", но каждое такое событие было уникальным и требовало больших затрат.

Массовое использование компьютерной графики и анимации начинается, по-видимому, не ранее 1986 года, когда на телевизионные экраны вышли не просто фильмы с отдельными эффектами, а целые сериалы, применяющие компьютерную генерацию изображений. Большая заслуга в этом, как принято считать теперь, принадлежит Ральфу Бакши, открывшему в январе 1986 года телевизионную студию в Лос-Анджелесе. За один только год его студия выпускает серию телевизионных мультфильмов и открывает эру промышленного применения компьютерной графики.

В том же году студия Диснея открывает отдел компьютерной генерации изображений, который своим названием определил новый термин – CGI (Computer Generated Imagery).

Фирма Crystal Graphics представляет в конце года системуTOPAS — первую профессиональную анимационную 3D-программу для персонального компьютераIBM PC.

Компьютерная анимация выходит за рамки кино- и видеоприложений. С именем Forensic Animation связано новое направление— машинная графика в суде. Анимацию используют для иллюстрации преступлений, с большой точностью восстанавливая последовательность событий и давая если не живое, то, во всяком случае, довольно наглядное представление.

Средствами компьютерной графики реализуются библейские истории и обучающие программы для детей.

Событием, перевернувшим представления людей о кино, стал комбинированный анимационно-художественный фильм ''Кто подставил кролика Роджера" (1988 г.). Живые актеры и мультипликационные персонажи взаимодействуют друг с другом на равных.

В 1988 году состоялся телевизионный дебют перфоманс-анимации —оживления компьютерных персонажей при помощи ввода движения. В 1989 году фирмаAutoDesk представляет анимационную системуAutoDesk Animator— программу для создания рисованной 2D-анимации, которая становится первым стандартом для изготовления и проигрывания анимации на РС.

Графические редакторы Splash иFanta, созданные в 80-е годы, ориентированы соответственно на применения в области дизайна и создания простых компьютерных фильмов. 3DStudio Max— современная система по компьютерной анимации.

Инженерная графикапозволяет строить рисунки на основе использования определенного набора объектов. Основное направление развития систем инженерной графики связано с автоматизацией чертежных и конструкторских работ. В этих системах большое внимание уделяется вопросам стандартизации.

Для автоматизации проектно-конструкторских работ фактическим стандартом является система AutoCAD, представляющая собой мощную систему автоматизированного проектирования для создания и редактирования сложных графических объектов, в первую очередь чертежей промышленных изделий (деталей, зданий и т. п.).

AutoCAD спроектирован для работы в сети и имеет широкий набор универсальных средств черчения и проектирования.

AutoVision позволяет превращать рисунки, подготовленные вAutoCAD, в реалистичные изображения.

Среди отечественных систем можно отметить «Компас» фирмы Аскон и Т-FlexCAD фирмы Топсистемы).

Научная графика —это набор средств, предназначенных для визуализации различных абстрактных математических объектов и процессов (например графиков функций), встроенных в большинство программ для научных расчетов (MathCAD, Maple и т. д.).

Отдельные системы Grapher, Surfer также могут быть использованы для получения графического изображения результатов научных расчетов.

AutoDesk 3D Studio — это средство построения трехмерных моделей. Оно позволяет не только строить каркасную модель, но и задавать свойства поверхностей. Средства мультипликации дают возможность задавать движение объектов.

Мощные системы GRAFOR иGINO, реализованные на языкеFortran, обеспечивают практически все графические потребности при решении задач научного характера.

Средства презентационной графикипозволяют использовать современную технику для презентаций, что стало обычным при проведении семинаров, конференций, в учебном процессе. Традиционно используемые слайды и прозрачные пленки подвержены старению при частом их использовании. Компьютерные средства презентации позволяют редактировать изображения, снятое с того же слайда или пленки, выбрать фон, определить порядок следования кадров, украсить презентацию анимацией, видео и т. д.

Microsoft PowerPoint — популярная программа создания презентаций в форме слайд-фильмов, для печати листовок.