Компьютерная графика

КОМПЬЮТЕРНАЯ  ГРАФИКА Антонина Евгеньевна Кузнецова группа 186­ДОУ ГАПОУ СПО ЕЭТК

• Компьютерная графика (также машинная графика) — область  деятельности, в которой компьютеры наряду со специальным  программным обеспечением используются в качестве инструмента,  как для создания (синтеза) и редактирования изображений, так и  для оцифровки визуальной информации, полученной из реального  мира с целью дальнейшей её обработки и хранения.

История компьютерной графики • Первые вычислительные машины не имели отдельных средств для  работы с графикой, однако уже использовались для получения и  обработки изображений. Программируя память первых электронных  машин, построенную на основе матрицы ламп, можно было получать  узоры. • В 1950 году в военном компьютере Whirlwind­I (на русс. Вихрь),  встроенный в систему SAGE противовоздушной обороны США, впервые  был применён монитор ­ как средство отображения визуальной и  графической информации.

• В 1957 году Рассел Кирш создал первый сканер для компьютера и получил  на нём первое цифровое изображение ­ маленького сына Владлена. В 1961 году программист Стив Рассел возглавил  проект по созданию первой компьютерной игры с  графикой. Создание игры («Spacewar!») заняло  около 200 человеко­часов. Игра была создана на  машине PDP­1.

• В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно­ аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки,  линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались  базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По  сути, это был первый векторный редактор, реализованный на  компьютере. Также программу можно назвать первым графическим  интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого  термина. Айвен Сазерленд также создал первые компьютерные  стереоскопические очки и шлем виртуальной реальности.

• В середине 1960­х гг. появились разработки в промышленных  приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т.  Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную  чертёжную машину. В 1964 году General Motors представила систему  автоматизированного проектирования DAC­1, разработанную  совместно с IBM. • В 1964 году Эдвард Зейджек создал первую компьютерную анимацию ­  движение спутника вокруг земли • В 1968 году группой под руководством Н.Н. Константинова была  создана компьютерная математическая модель движения кошки.  Машина БЭСМ­4, выполняя написанную программу решения  дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка»,  который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации  использовался алфавитно­цифровой принтер.

Основные области применения в наши дни  • Научная графика — первые компьютеры использовались лишь для  решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять  полученные результаты, производили их графическую обработку,  строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций.  Первые графики на машине получали в режиме символьной печати.  Затем появились специальные устройства — графопостроители  (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером  на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает  возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным  представлением их результатов.

• Деловая графика — область  компьютерной графики, предназначенная  для наглядного представления различных  показателей работы учреждений. Плановые  показатели, отчётная документация,  статистические сводки — вот объекты, для  которых с помощью деловой графики  создаются иллюстративные материалы.  Программные средства деловой графики  включаются в состав электронных таблиц. Конструкторская графика  используется в работе инженеров­ конструкторов, архитекторов,  изобретателей новой техники. Этот вид  компьютерной графики является  обязательным элементом САПР (систем  автоматизации проектирования).  Средствами конструкторской графики  можно получать как плоские  изображения (проекции, сечения), так и  пространственные трёхмерные  изображения.

Иллюстративная графика — это  произвольное рисование и черчение на  экране компьютера. Пакеты  иллюстративной графики относятся к  прикладному программному  обеспечению общего назначения.  Простейшие программные средства  иллюстративной графики называются  графическими редакторами Художественная и рекламная графика — ставшая популярной во многом  благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики,  мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации.  Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по  быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических  пакетов является возможность создания реалистических изображений и  «движущихся картинок». Получение рисунков трёхмерных объектов, их повороты,  приближения, удаления, деформации связано с большим объёмом вычислений.  Передача освещённости объекта в зависимости от положения источника света,  от расположения теней, от фактуры поверхности, требует расчётов,  учитывающих законы оптики.

• Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений  на экране дисплея. Художник создает на экране рисунки начального и  конечного положения движущихся объектов, все промежуточные  состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчёты,  опирающиеся на математическое описание данного вида движения.  Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с  определённой частотой, создают иллюзию движения. • Мультимедиа — это объединение высококачественного изображения  на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее  распространение системы мультимедиа получили в области обучения,  рекламы, развлечений.

Техническая сторона • По способам задания изображений графику можно разделить на  категории:  1) Двухмерная • Векторная • Растровая • Фрактальная 2) Трехмерная • Полигональная • Воксельная 3) CGI

Реальная сторона графики Представление цветов в компьютере • Любое изображение на мониторе, в силу его плоскости, становится  • Для передачи и хранения цвета в компьютерной графике используются  растровым, так как монитор это матрица, он состоит из столбцов и строк.  различные формы его представления. В общем случае цвет  Трёхмерная графика существует лишь в нашем воображении, так как то, что  представляет собой набор чисел, координат в некоторой цветовой  мы видим на мониторе — это проекция трёхмерной фигуры, а уже создаём  системе. пространство мы сами. Таким образом, визуализация графики бывает только  • Стандартные способы хранения и обработки цвета в компьютере  растровая и векторная, а способ визуализации это только растр (набор  пикселей), а от количества этих пикселей зависит способ задания  изображения. обусловлены свойствами человеческого зрения. Наиболее  распространены системы RGB для дисплеев и CMYK для работы в  типографском деле. • В эпоху самых первых графических дисплеев (мониторов) существовали ЭЛТ­ дисплеи без растра, с управлением электронным лучом по типу  • Иногда используется система с большим, чем три, числом компонент.  осциллографа. Фигуры, выводимые такими дисплеями были в чистом виде  Кодируется спектр отражения или испускания источника, что  векторными. По мере развития программного обеспечения и усложнения  позволяет более точно описать физические свойства цвета. Такие  решаемых задач графические дисплеи такого типа были признаны  схемы используются в фотореалистичном трёхмерном рендеринге. бесперспективными, так как не позволяли формировать достаточно сложные  изображения. Похожий принцип формирования изображения используется в  векторных графопостроителях. Разница в том, что на векторном дисплее  сложность картинки ограничена временем послесвечения люминофора, а на  векторном плоттере такого ограничения нет.