Основные понятия компьютерной графики Кодирование Форматы файлов растровой графики Трехмерная графика Программы векторной графики Лабораторные работы по компьютерной графике Построение сопряжений

Практикум по компьютерной графике

Работа с объектами WordArt, знакомство с приемами редактирования текста, заливки нарисованных объектов, размещения объектов(группировка объектов, разгруппирование объектов, перенос,перемещение, изменение размеров,вращение и копирование). Вставка рисунков из галереи ClipArt, редактирование рисунков из галереи ClipArt.

Графические библиотеки в языках программирования. Графический конвейер.

OpenGL (Open Graphics Library — открытая графическая библиотека) спецификация, определяющая независимый от >языка программирования кросс-платформенный программный интерфейс для написания приложений, использующих двумерную и трехмерную компьютерную графику. Данный интерфейс включает более 250-ти функций, которые могут использоваться для рисования сложных трехмерных сцен из простых примитивов. OpenGL широко используется при создании видеоигр, САПР, систем виртуальной реальности, визуализации в научных исследованиях. Под Microsoft Windows конкурирует с DirectX. Существует ряд библиотек созданных поверх или в дополнение к OpenGL. Например, библиотека GLU, являющаяся практически стандартным дополнением OpenGL и всегда её сопровождающая, построена поверх последней, то есть использует её функции для реализации своих возможностей. Другие библиотеки, как, например, GLUT и SDL, созданы для реализации возможностей, недоступных в OpenGL. К таким возможностям относятся создание интерфейса пользователя (окна, кнопки, меню и др.), настройка контекста рисования (область рисования, использующаяся OpenGL), обработка сообщений от устройств ввода/вывода (клавиатура, мышь и др.), а также работа с файлами. Обычно, каждый оконный менеджер имеет собственную библиотеку-расширение для реализации вышеописанных возможностей, например, WGL в Windows или GLX в X Window System, однако библиотеки GLUT и SDL являются кросс-платформенными, что облегчает перенос написанных приложений на другие платформы.

Библиотеки, как > GLEW («The OpenGL Extension Wrangler Library») и GLEE («The OpenGL Easy Extension library») созданы для облегчения работы с расширениями и различными версиями OpenGL. Это особенно актуально для программистов в Windows, так как, заголовочные и библиотечные файлы, поставляемые с Visual Studio, находятся на уровне версии OpenGL 1.1.

OpenGL имеет только набор геометрических примитивов (точки, линии, полигоны) из которых создаются все трехмерные объекты. Порой подобный уровень детализации не всегда удобен при создании сцен. Поэтому поверх были созданы более высокоуровневые библиотеки, такие как > Open Inventor и VTK. Данные библиотеки позволяют оперировать более сложными трехмерными объектами, что облегчает и ускоряет создание трехмерной сцены. Графический конвейер

Модельное преобразование. Переводит модель, заданную в локальных (собственных) координатах, глобальное (мировое пространство) Модель «собирается» из частей, с помощью модельных преобразований На выходе – модель единых мировых координатах Видовое преобразование «Подгоняет» мир под стандартную камеру, преобразует мировую систему координат видовые координаты (которые подходят для «стандартной» камеры готовая к проекции на экран Проективное Выполняет 3D преобразование, подготавливая переходу 2D (используется перспективное деление) . После перспективного преобразования необходимо отбросить координату z и получить значения оконных (обычно от –1 до 1)

Московское высшее художественно-промышленное училище (бывшее Строгановское), один из старейших в СССР центров художественного образования в области промышленного, монументально-декоративного и прикладного искусства и искусства интерьера. Ведёт свою историю с 1825, когда известный археолог и ценитель искусства граф С. Г. Строганов основал в Москве "Школу рисования в отношении к искусствам и ремёслам"; с 1843 школа стала государственным учебным заведением, с 1860 называется Строгановским училищем технического рисования.

Системы кодирования цвета.

Цветовые пространства

Составной цвет задаётся упорядочен набором знач-ий и предст собой точку в цветовом простр

ве.Наиболее распр-м способом передачи цвета явл модель RGB,т.е. треплётом 3-х цвет-х компонентов.

//красн цв(255,0,0) или (100%,0,0); чёрный цв(0,0,0); белый цв(255,255,255).

Порядок следования цвет-х составляющих м.б. произвольный,а порядок и обработка-разные в различных форматах(RGB,GBR,BRG).

Типы палитры

1).Одноканал палитра предусматрив только одну цвет величину для кажд элемента изображения,причём эта величина явно указывает пикселя.//каждый элем-т м.б. преставлен: (G)=223-вся зел цв,интенс-ю от 0 до 255.

2).Многоканал палитра предусм две или более цвет величины для кажд элемента.//(215,120,18)-грязно-коричн цвет.

3).Пиксельно-ориентир палитра хранит все данные о цветах пикселей в виде последовател-ти битов кажд элементе массива. им вид: (RGB)(RGB)(RGB).

4).Плоскостно-ориентир палитра-в ней цветовые составл-ие пикселя разделены:величины,соответ-ие определ цвет каналу,сохран вместе и палитра в этом случае сост из 3-х одноканал палитр по одной для каж канала.//(RRR)(GGG)(BBB).

Одноканал пиксельно-ориентирован палитра сод-т одно пиксел значение на элемент.Многоканал пикс-ориентир также хранит по одному пикселю элемент,но каж пиксель два или более цвет-х каналов данных.Одноканал плоск-ориентир 1 элемент и бит плоскость.Многоканал знач цвет канала элемент.

 

 

Цвет

Рецептер человеч глаза различает цветов излучение в диапозоне длины волны от 380 до 770 нм.Волны различной восприним глазом по-разному.Система визуал восприятия легче близко расположен цвета,особенно.если они разделены видимым объектом.Для цвета важное знач имеет то,как этот цвет получен.На дан момент не сущ-ет идеал модели для представл из-за разн способа его получения на различных устр-х.Всё множ-во цветов,кот получ-ся путём смешив-ия основных цветов,образуют цветовую гамму.В графичес файлах использ модели:аддитивная и субтрактивная.

Аддитивная модель цвета получ посредством сложения основн с чёрным.Чем больше интенс-ть добавляемого цвета,тем ближе результир-ий цвет к белому.Смешив всех основных цветов даёт чисто белый цвет.если их max.И чёрный,если min. Аддитивный среды явл самосветящимся.//цвет на мониторе.

Субтрактивная модель цвета получ посредством вычитания основн из белого.Чем больше интенс-ть вычитаемого цвета,тем ближе результир-ий цвет к чёрному.Смешивание всех цветов созд чёрный цвет,когда знач их интенс-ти max.Отсутствие основных цветов-белый цвет.Субтрактивные среды явл отражающими.//изображение на бумаге.

Модель RGB.Она явл аддитивной моделью.Если все три величины треплета им одинак знач,то это оттенки серого цвета.

Модель CMY(голубой-пурпурный-жёлтый).Она явл субтрактив моделью.Примен для получения цветов изображ на белой поверхн-ти.использ в большин-ве устр-в вывода.При освещении каж из основных поглощает добавляющий его цвет:

голубой поглощает красный,пурпурный-зелёный,жёлтый-синий.

Теоретически,при вычитании всех основных цветов,результирующим явл чёрный.Но на практике получить чёрный цвет сложно и поэтому эта модель дополнена отдел чёрной цветовой компонентой

(CMYK)-это 4-х цветная печать.Значения представл в %.

Модель HSV(оттенок-насыщ-яркость(величина)).В этой модели не смешив основн цвета,а измен св-ва цвета.Здесь оттенок-это цвет.

Насыщ-ть(цветность) определяет кол-во белого в оттенке,т.е. полн-ю насыщенном 100% оттенке не сод-ся и такой оттенок счит-ся чистым;если знач-ие насыщ-ти присут-ет,то будет светлее по цвету.

//красн оттенок +50% насыщ =розовый цвет.

Яркость-интенсивность свечения цвета.Оттенок с высокой интенс-ю явл очень ярким;с низ интенс-ю-тёмным.Чёрный и белый цвет смешив-ся основными цветами для получения оттенков tint,shade,tone.

Оттенок tint явл.чистым полн насыщенным цветом,смешан с белым. shade явл полн-ю насыщен цветом,смеш чёрным. tone-полн цвет,к кот добавлен серый.

Итак,насыщеннсть представл собой кол-во белого.Яркость-кол-во чёрного.Оттенок-это тот цвет,к кот добавляется белый и чёрный.

Сущ-ют модиф-ии этой модели:HIS(интенс-ть),HSL(люменесцент- освещён),HBL(яркость), YUV(Y,U,V-сигнал).Модель YUV основана на линейном преобраз-ии данных в RGB изображ и примен-ся для кодир-ия цвета телевидении.Y-полутон(яркость),U,V-цветность.

Сущ-ют модиф-ии этой модели:YCbCr,YPbPr,полутоновая модель(сост из чёрн,бел и оттенков серого).Бел чёрн соответ-ют граничн знач-ям диапазона.Чёрн соответ min интенс-ти,белый-max интенс-ти.Эта гамма всех цветов серого цвета.Кажд точка состоит 3-х составл-х с равной величиной основных цветов,

кот не им насыщ-ти и различ-ся только интенс-ю.

Цвет

RGB

CMY

HSV

красн

255,0,0

0,255,255

0,240,120

жёлт

255,255,0

0,0,255

40,240,120

зел

0,255,0

255,0,255

80,240,120

синий

0,0,255

255,0,0

160,240,120

чёрн

0,0,0

255,255,255

180,0,0

белый

255,255,255

0,0,0

160,0,240

серый

127,127,127

127,127,127

160,0,120

Наложение изображ-ий.Прозрачность.

Если изображ-ие непрозрачно,то не сущ-ет усл-ий,при кот-х можно наложить одно изображ на др и увидеть при этом видеть элем-ты нижнего изображения.Чтобы могли накладыв-ся,для этого задаётся прозрачн-ть уровне или всего фрагмента отдел пикселя.Прозрачн-ть

управл при помощи дополнител инф-ии,содерж-ся в кажд элементе пиксел-х данных.Каждому пиксел-ому

значению добавл-ся по крайней мере один оверлейный бит.Его установка позволяет программе визуал-ии

выборочно игнорир-ть те пиксельные значения,у кот-х этот бит установлен.

// 16 бит на 1 пиксел знач,то бит+5 бит(3 цветовых канала)+1 оверл

Программа визуал-ии может переключ оверл бит,что будет пониматься.как команда:игнорировать дан пиксель.Т.о.,появится возм-ть наложить два изображ-ия,причём переключить биты нужно в верхнем изображ,чтобы ч/з него было видно нижнее изображ-ие.Программа выборочно переключать бит пиксел-х знач-ий задан цвета,а также отключить отображ-ие любых областей изображ-ия,не окрашен-х цвет.Процесс отключения изображ-ия и наложение разн-х

изображ-ий наз цветной рирпроекцией.

Сущ-ет также др вар-т наложения изображ за счёт измен нижней прозрачности и наклад-х картинок.В этом сл кажд пиксел знач-ие сод-т не один оверл бит,а обычно 8.

// 32 бита =8 бит+8 бит+5 бит прозрачности.

8 бит прозрачности-альфа-канал

0-кажд пиксель полностью прозрачен

255-кажд пиксель полностью непрозрачен

Данные и прозрачн-ти могут сохран-ся,как в виде пиксел-х данных,так четвёрки плоск-ти,сохран тем же способом,что данные палитры.Инф-ия о также может сохран отдел блока,не зависящего от остал данных изображ-ия.Это позволяет манипулир-ть данными отдельно изображ-ий.

Алгоритмы вывода прямой линии Пусть заданы координаты (x1,y1) и (x2,y2) концов отрезка прямой линии. Для вывода линии необходимо закрасить в определенный цвет все пикселы вдоль того чтобы каждый пиксел, знать его координаты.

Алгоритм вывода окружности Для вывода контура круга можно использовать соотношение между координатами X и Y для точек окружности X2+Y2=R2 построить алгоритм прямого вычисления координат. Однако в этом случае необходимо вычислять квадратный корень (как элемент бесконечной последовательности приближений).

Удаление невидимых линий и поверхностей Алгоритм Робертса В объектном пространстве первый этап – удаление граней, ребер закрываемых самим телом. Второй проверка видимых на закрытие другими телами. Вычислительная трудоемкость >~n2 (количество объектов в сцепе). Условие алгоритма – все тела выпуклые. p = [a b c d] - плоскость

Метод Z-буфера Основывается на использовании дополнительного массива, буфера в памяти, котором сохраняются координаты точек Z для каждого пиксела растра. Координата соответствует расстоянию пространственных объектов до плоскости проецирования. Например, она может быть экранной координатой системе экранных координат (X, Y, Z), если ось перпендикулярна экрана.

Основы работы с Page Maker Adobe PageMaker оперирует классическими инструментами компьютерной верстки — кадрами, содержащими разнообразный контент; слоями, на которых дизайнер размещает фреймы, и т. п. Самая ценная особенность PageMaker при подготовке бумажных публикаций — это мощнейший механизм работы с цветом. Пакет гарантирует точную цветопередачу на всех этапах создания документа без каких-либо потерь или искажений. В том случае, когда к публикации готовится сложное полноцветное издание, без этого не обойтись и зачастую именно этот фактор перевешивает все неудобства, связанные с чересчур усложненной моделью управления программой.
Практикум по компьютерной графике