У навчальному посібнику викладено математичні та алгоритмічні основи комп'ютерної графіки. У роботі відображені такі теми: особливості растрової і векторної графіки, основні растрові алгоритми, комп'ютерна геометрія, алгоритми видалення прихованих ліній і поверхонь, методи зафарбовування поверхонь, робота з графічними стандартами і бібліотеками, апаратні засоби комп'ютерної графіки.
Посібник підготовлено на кафедрі інформатики та проектування систем Томського політехнічного університету, відповідає програмі дисципліни і призначений для студентів ІК які навчаються за напрямом 230100 «Інформатика та обчислювальна техніка».
Доктор технічних наук,
- завідувач кафедри програмування Томського державного університету, професор
Доктор технічних наук,
професор кафедри автоматизованих систем управління
Томського державного університету систем управління і радіоелектроніки, професор
М.Ю. Катаєв
Ринок програмного і апаратного забезпечення комп'ютерної графіки - один з найдинамічніших. Про це можна судити за обсягом літератури і числу сервісів Internet, присвячених так чи інакше комп'ютерній графіці.
Предметом даної роботи є велика область комп'ютерних наук, присвячена представленню даних в пам'яті ЕОМ у графічній формі. Це саме загальне визначення, так як під даними можна розуміти як безпосередньо зберігається у вигляді файлу зображення в одному з графічних форматів, так і протокол обміну командами між користувачем і ЕОМ (то, що ми називаємо графічним інтерфейсом), і бітову послідовність, сформовану для виведення на екран або принтер. Методи і способи подання та маніпуляції цим видом даних відносяться до компетенції комп'ютерної графіки.
У роботі розглядаються різні способи представлення зображень в пам'яті ЕОМ, методи і алгоритми растеризації і обробки растрових зображень, матричні перетворення на площині і в просторі, методи і алгоритми видалення прихованих ліній і поверхонь. Крім того, наводяться основи використання графічної бібліотеки OpenGL, а також описуються базові апаратні засоби, що використовуються при роботі з зображеннями.
Способи представлення зображень в ЕОМ
Тривимірне зображення відрізняється від двомірного, тим, що будується виходячи з математичного опису деякої тривимірної сцени. Математичний опис сцени найчастіше є моделлю фізичних об'єктів в тривимірному просторі. Таким чином, для отримання тривимірного зображення потрібно побудувати математичну модель сцени і об'єктів на ній, а далі візуалізувати шляхом отримання проекції з урахуванням освітлення матеріалів тощо. В результаті візуалізації ми отримаємо зображення на площині екрану або на виході принтера.
Питання 2D, 3D графіки, загального геометричного моделювання, пов'язані з візуалізацією геометричних моделей входять в компетенцію комп'ютерної геометрії.
На спеціалізацію в окремих областях вказують назви деяких розділів: інженерна графіка, наукова графіка, Web-графіка, комп'ютерна поліграфія та інші.
Крім цього, за способом представлення зображення в пам'яті ЕОМ, комп'ютерну графіку розділяють на векторну, растрову і фрактальну. Розглянемо докладніше ці способи представлення зображень, виділимо їх основні параметри і визначимо їх переваги та недоліки.