Основы компьютерной графики

Основы
компьютерной
графики
Тема №1
Авторы: Асташев О.А., Лаврушина Е.Г.
История развития
компьютерной графики
На заре своего развития
компьютеры не обладали
значительными
художественными
возможностями. В то время на
экран можно было выводить
только символы (буквы,
цифры, специальные знаки).
Но уже тогда люди пытались
использовать компьютер в
качестве художественного
инструмента.
Текстовая графика
История развития
компьютерной графики
Шло время, и люди научили
компьютер строить простые
изображения: точку, прямую
линию, окружность. Мониторы в
то время существовали только
черно-белые и поэтому все
построенные компьютером
изображения напоминали работы
художников-графиков.
История развития
компьютерной графики
В отличии от других жанров,
например живописи,
произведения графиков
характеризуются прежде всего
четкой прорисовкой линий.
Именно поэтому
изобразительные возможности
компьютеров того времени и
стали называть компьютерной
графикой. И хотя сегодня с
помощью компьютера
художники создают
произведения в различных
жанрах живописи, название
компьютерная графика прочно
закрепилось в сознании людей.
Построение изображения
на экране
Поверхность экрана состоит из
мельчайших светящихся точек
люминофора, называемых также
пикселями, или элементами
изображения (pixel — picture element).
Чем мельче точки, тем четче
изображение на мониторе компьютера.
Тем более тонкая прорисовка линий
возможна. Рисовать на мониторе
можно, используя специально
предназначенную для этого программу
– графический редактор.
Графический редактор – прикладная
среда, предназначенная для создания,
редактирования графических
изображений.
пиксель
Графические редакторы
Документом графического редактора является
рисунок.
Все графические редакторы различаются
между собой по способу построения
изображения.
Растровые редакторы
В редакторах первого типа изображение строится путем
закрашивания отдельных пикселей. При этом неважно
рисуете вы линию или закрашиваете прямоугольник.
Созданное вами изображение разбивается на
совокупность отдельных пикселей и далее компьютер
сохраняет в памяти описание каждого из них,
независимо от того какому элементу изображения они
принадлежали ранее. Такие редакторы принято
называть растровыми
Растровые редакторы
Представьте себе, что вы
нарисовали солнышко. Затем
вы нарисовали еще и облако,
набежавшее на солнышко. При
этом часть пикселей, которые
были закрашены раньше
желтым цветом и составляли
часть солнышка, теперь
заняты облаком и окрашены в
серый цвет.
Теперь вы не можете просто
убрать облако. Придется его
стирать ластиком. При этом
пострадает и солнышко.
Все это очень напоминает
рисунок на бумаге.
Векторные редакторы
В редакторах второго типа – векторных, изображение
строится иначе. Каждая проведенная линия
описывается математически.
Скажем, отрезок описывается через координаты начала
и конца отрезка, плюс уравнение прямой.
Правда, тот, кто использует графический редактор,
занимается не построением математических
выражений, а рисует. Но каждая проведенная на
экране линия тут же преобразуется компьютером в
математическое выражение и хранится в памяти как
отдельный объект.
Векторные редакторы
В этом случае объекты
изображения не замещают друг
друга, а как бы накладываются
один на другой. И потом их
можно всегда раздвинуть.
Поэтому если мы сначала
нарисовали солнышко,
компьютер сохранит его
описание в памяти целиком. И
какую бы фигуру в дальнейшем
не накладывали на солнышко,
компьютер всегда может
«вспомнить» как выглядело
солнышко раньше и
восстановить его прежний
облик.
Направления
компьютерной графики
В нынешнем, устоявшемся состоянии принято разделять
компьютерную графику на следующие направления:

изобразительная компьютерная графика,

обработка и анализ изображений,

анализ сцен (перцептивная компьютерная графика),

компьютерная графика для научных абстракций
(когнитивная компьютерная графика - графика,
способствующая познанию).
Изобразительная
компьютерная графика
Объекты:
 синтезированные изображения.
Задачи:
 построение модели объекта и генерация
изображения,
 преобразование модели и изображения,
 идентификация объекта и получение требуемой
информации.
Обработка и анализ
изображений
Объекты:
 дискретное, числовое представление фотографий.
Задачи:
 повышение качества изображения,
 оценка изображения - определение формы,
местоположения, размеров и других параметров
требуемых объектов,
 распознавание образов - выделение и классификация
свойств объектов (обработка аэрокосмических
снимков, ввод чертежей, системы навигации,
обнаружения и наведения).
Обработка и анализ
изображений
В основе обработки и анализа изображений лежат
методы представления, обработки и анализа
изображений плюс, естественно, изобразительная
компьютерная графика для того, чтобы представить
результаты.
Анализ сцен
Предмет:
 исследование абстрактных моделей графических
объектов и взаимосвязей между ними.
Объекты могут быть как синтезированными, так и
выделенными на фотоснимках.
Первый шаг в анализе сцены - выделение характерных
особенностей, формирующих графический объект(ы).
Анализ сцен
Примеры:
 машинное зрение (роботы),
 анализ рентгеновских снимков с выделением и
отслеживанием интересующего объекта, например,
сердца.
В основе анализа сцен (перцептивной компьютерной
графики) находятся:
 изобразительная графика
 анализ изображений
 специализированные средства.
Когнитивная компьютерная
графика
Только формирующееся новое направление, пока
недостаточно четко очерченное.
Это компьютерная графика для научных абстракций,
способствующая рождению нового научного знания.
База - мощные ЭВМ и высокопроизводительные
средства визуализации.
Когнитивная компьютерная
графика
Общая последовательность познания заключается в,
возможно циклическом, продвижении от гипотезы к
модели (объекта, явления) и решению, результатом
которого является знание.
Гипотеза
Модель
Решение
Результат