- •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 изображения.
- •4. Растровые графические дисплеи с регенерацией изображения.
- •5. Устройство электронно-лучевой трубки. Устройство цветной растровой элт. Системы с телевизионным растром.
- •7. Вывод изображения. Система черезстрочной развертки.
- •8. Мультимедиа.
- •9. Оборудование для компьютерной графики.
- •10. Аппаратные решения в компьютерной графике.
- •11. Архитектура рабочих станций. Графический ускоритель. Арi.
- •12. Архитектура графических рабочих станций. Технологии 3d графики.
- •13. Архитектура графических рабочих станций. Принципы конвейерной архитектуры.
- •14. Общие положения алгоритмов сжатия изображений.
- •15. Алгоритмы архивации без потерь: rle, lz/lzw, Хаффман.
- •16. Алгоритмы архивации с потерями, проблемы алгоритмов архивации с потерями. Основные идеи алгоритмов jpeg, фрактальный, волновой.
- •17. Геометрическое моделирование и решаемые им задачи.
- •18. Представление геометрических моделей. Полигональные сетки.
- •19. Аффинные преобразования, их свойства, однородные координаты.
- •20. Аффинные преобразования на плоскости.
- •21. Аффинные преобразования в пространстве. Использование матричного представления. Составные аффинные преобразования в пространстве.
- •22. Проецирование. Общий вид преобразований в пространстве. Виды проекций.
- •23. Этапы создания графического объекта. Преобразование положения объекта. Понятие камеры. Особенности матричных преобразований.
- •24. Понятие растрового алгоритма. Понятие связности. Основные требования, предъявляемые к растровым алгоритмам.
- •25. Растровое представление отрезка: постановка задачи, простейший алгоритм, алгоритм цда.
- •26. Растровое представление отрезка: постановка задачи, алгоритм Брезенхейма.
- •27. Растровое представление отрезка: построение сглаженной линии (метод Флойда-Стейнберга, модификация алгоритма Брезенхейма, сглаживание всей сцены).
- •28. Растровое представление окружности: постановка задачи, простой алгоритм, алгоритм Брезенхейма.
- •29. Алгоритм закраски области, заданной цветом границы.
- •30. Nvidia cuda. Понятие gpgpu.
- •31. История расчётов на gpu. Области применения параллельных расчётов на gpu. История развития cuda.
- •32. Возможности nvidia cuda.
- •33. Преимущества и ограничения cuda.
- •34. Решения с поддержкой nvidia cuda.
- •35. Состав nvidia cuda.
- •36. Оптимизация программ на cuda.
3. Основные понятия кг. Аппаратное обеспечение кг. Принципы формирования изображения.
Наступила пора поговорить о технической организации средств компьютерной графики. На протяжении нескольких лекций мы познакомимся с оборудуванием, необходимым для работы с компьютерной графикой, и узнаем основные характеристики и принципы действия этого оборудувания. Разумеется, технический прогресс не стоит на месте, и некоторые сведения в этой части учебника могут показаться (или оказаться) слегка устаревшими. Но, тем не менее, основные принципы работы большинства устройств остаются почти неизменными, поэтому мы надеемся, что информация, представленная здесь, будет полезна для читателя.
Компоненты графической системы – практически все, что только есть в компьютере:
1) процессор общего назначения; 2) память; 3)видеоадаптер; 4) устройства ввода; 5) устройства вывода.
Память
Монитор — это аналоговое устройство, а память — дискретное (цифровое). Чтобы «цифра» была «понятна» монитору, нужно использовать цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Вывод изображения производится на растровый дисплей. Наименьшая адресуемая часть экрана — один пиксел (точка на экране дисплея), на который должен приходиться один или более битов для кодирования цвета. Каждому пикселу соответствует отдельная ячейка памяти в специальном буфере кадров (битовой плоскости). Чем больше битовых плоскостей приходится на один пиксел, тем больше цветов можно отобразить на экране монитора. Если, скажем, отвести под ячейку один бит (что будет соответствовать черно-белому изображению без полутонов), то 0 будет соответствовать черному цвету пиксела, а 1 — белому, и тогда на экране размером 512 * 512 пикселов для кодирования рисунка понадобится 512 * 512 = 262144 бита памяти.
Формирование цвета. Электронно-лучевая трубка
Градации серого цвета для черно-белой электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) можно получить, если число видовых плоскостей в буфере кадра увеличить, к примеру, до трех. При этом мы получим 23 = 8 уровней черно-белого сигнала:
Если в предыдущем случае вместо черно-белой ЭЛТ поставить цветную, имеющую три пушки (см. рис. 8.3) — для красного, зеленого и синего цветов (RGB — red, green, blue), — то получим восемь различных цветов, вот они:
|
R |
G |
B |
черный |
0 |
0 |
0 |
красный |
1 |
0 |
0 |
зеленый |
0 |
1 |
0 |
синий |
0 |
0 |
1 |
желтый |
1 |
1 |
0 |
голубой |
0 |
1 |
1 |
пурпурный |
1 |
0 |
1 |
белый |
1 |
1 |
1 |
В ряде случаев при жесткой экономии памяти можно использовать механизм палитр, задаваемых несколькими матрицами цветов, загружаемых по отдельности по мере необходимости. После загрузки соответствующей матрицы можно использовать цвета одних, обычно близких по тону, оттенков, после загрузки другой матрицы — цвета других оттенков. При быстрой перезагрузке палитр и искусном подборе рисунков у зрителя создается иллюзия существования на экране большего, чем позволяет память, числа оттенков.
Современный дисплей. Миллионы цветов (True Color)
Попробуем увеличить число видовых плоскостей для красного, синего и зеленого цветов до восьми (см. рис. 8.4). Тогда мы получим по 256 градаций для каждого из RGB-цветов. Таким образом, на один пиксел экрана может приходиться один из 256 уровней яркости красного цвета, один из 256 уровней яркости зеленого цвета и, наконец, один из 256 уровней яркости синего цвета, поэтому этот пиксел может быть окрашен в один из 28 * 28 * 28 = 256 * 256 * 256 = 16 777 216 цветов! Такая схема получения огромного количества цветов по-праву носит название «True Color» — «истинный цвет».
Заметим, что глаз человека различает гораздо меньше цветовых оттенков, нежели 16 777 216, поэтому с точки зрения цветности режим True Color удовлетворяет любым потребностям для формирования реалистичных миров, картин, изображений.