рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Стиль заполнения

Стиль заполнения - раздел Компьютеры, Конспект лекций по дисциплине компьютерная графика Кисть И Текстура При Выводе Фигур Могут Использоваться...

Кисть и текстура

При выводе фигур могут использоваться разные стили заполнения. Простейшее — сплошное заполнение — это когда все пикселы внутри контура фигуры имеют одинаковый цвет. Для обозначения стилей заполнения, отличных от сплошного, используют такие понятия, как кисть и текстура. Их можно считать синонимами, однако, понятие «текстура» обычно используется применительно к трехмерным объектам, а "кисть" — при изображении двумерных объектов. Текстура — это стиль заполнения, закрашивание, которое имитирует внешний вид, материал поверхности, рельефность трехмерного объекта.

Для описания алгоритмов заполнения фигур в определенном стиле, используем тот же способ, что и для описания алгоритмов рисования линий. Мы уже ранее рассмотрели некоторые алгоритмы заполнения, и описание всех разновидностей подобных алгоритмов можно дать с помощью такой обобщенной схемы:

Например, в алгоритме вывода полигонов пикселы заполнения рисуются в теле цикла горизонталей, а все другие операции предназначены для расчета координат (х, у) этих пикселов. При сплошном заполнении С = const. Для других стилей нам нужно в течение цикла вывода фигуры как-то изменять цвет пикселов заполнения, чтобы получить определенный узор. Преобразуем алгоритм заполнения таким образом:

Функция ƒ(х, у) будет определять стиль заполнения. Аргументами функции цвета являются координаты текущего пиксела заполнения. Однако в отдельных случаях эти аргументы не нужны. Например, если цвет С вычислять как случайное значение в определенных границах: С = random(), то можно создать иллюзию шершавой матовой поверхности (рис. 3.41).

Другой стиль заполнения — штриховой (рис. 3.42). Для него функцию цвета также можно записать в аналитической форме:

где S — период, а Τ — толщина штрихов, Сш — цвет штрихов, Сф — цвет фона.

Если не рисовать пикселы фона, то можно создать иллюзию полупрозрачной фигуры. Подобную функцию можно записать и для других типов штриховки. Аналитическая форма описания стиля заполнения позволяет достаточно просто изменять размеры штрихов при изменении масштаба показа, что весьма удобно для использования, например, в векторных графических системах. Недостаток аналитической формы - сложность формул для описания естественных материалов, поскольку большое количество вычислительных операций на каждый пиксел заполнения существенно уменьшает скорость визуализации.

Рис. 3.41. Матовая поверхность

 

Рис. 3.42. Штриховка

Наиболее часто при использовании кистей и текстур используется наложение специально изготовленных растровых изображений. Такой алгоритм заполнения можно описать вышеупомянутой общей схемой, если строку С =f(x,у) заменить двумя другими строками:

Преобразование координат пиксела заполнения (х, у) в координаты внутри образца кисти можно выполнить таким образом:

где т, η — размеры растра образца кисти по горизонтали и вертикали. При этом координаты Т, уТ) попадают в диапазон хТ = 0... m - 1, уТ = 0... n - 1 при любых значениях х и у. Таким образом, обеспечивается циклическое копирование фрагментов кисти внутри области заполнения фигуры (рис. 3.43).

Рис. 3.43. Копирование растра кисти

Удобно, когда размеры кисти равняются степени двойки. В этом случае вместо операций взятия остатка (mod) можно использовать более быстрые для цифровых компьютеров поразрядные двоичные операции. Приведем пример быстрого вычисления остатка от деления на 16.

Еще один пример. Если необходимо вычислить (X mod 256), а значение X записано в регистре АХ микропроцессора (совместимого с 80x86), то для выполнения такой операции достаточно взять содержимое младшей байтовой части этого регистра — AL.

Для пикселов текстур часто употребляется название тексел.

Растровые текстуры и кисти широко используются в современной компьютерной графике, в том числе и в 3D-графике. Для отображения трехмерных объектов часто применяются полигональные поверхности, каждая грань отображается с наложенной текстурой. Поскольку объекты обычно показываются из разных ракурсов — повороты, изменения размеров и т. п., необходимо соответственно трансформировать и каждую грань с текстурой. Для этого используются проективные текстуры.

Общая схема алгоритма заполнения контуров полигонов для проективных текстур такая же, как приведенная выше. Однако растровый образец здесь представляет всю грань, а преобразование координат из (х, у) в T, уT) сложнее.

Для параллельной проекции можно использовать аффинное преобразование:

где коэффициенты A, В,..., F являются константами при пересчете координат всех пикселов для отдельной текстурированной грани. Такое преобразование координат можно использовать, если привязать текстуру к грани по трем опорным точкам. Пример наложения проективной текстуры приведен на рис. 3.44.

Рис. 3.44. Наложение проективной текстуры (1,2, 3 - опорные точки грани)

Привязывание по трем точкам соответствует системе уравнений

где i = 1, 2, 3. По известным координатам (хTi, yTi ) и (хi, уi ) можно найти коэффициенты А, В,..., F, если решить систему линейных уравнений.

Эта система распадается на две независимые системы третьего порядка. Для упрощения записи заменим xTi, на Хi а уTi на Yi,:

Для решения систем линейных уравнений известно много способов. Используем способ детерминантов. Решение первой системы для коэффициентов А, В и С можно записать в виде:

где—это главный детерминант системы,

а детерминанты dеtA, dеtB и detC получаются заменой соответствующих столбцов в det столбцом свободных членов

Если главный детерминант равняется нулю, то это означает; что решить систему невозможно. Это может быть, например, тогда, когда все три точки 1, y1), (х2, y2) и (х3, у3) располагаются вдоль прямой линии. Однако в этом случае рисовать текстуру и не нужно — грань мы видим с торца. Вычислить детерминант третьей степени можно, например, с помощью "правила Саррюса" . Для этого справа нужно дописать первые два столбца, а потом прибавить (отнять) произведение по диагоналям:

Вычислим главный детерминант

Преобразуем выражение так, чтобы уменьшить количество умножений:

Аналогично вычисляются detA и detB. Детерминант detC - самый сложный. Но его вычислять не обязательно. Запишем решение системы в следующем виде:

Таким же способом решаем систему уравнений для D, Ε и F.

Заметьте, что здесь главный детерминант det совпадает с детерминантом первой системы уравнений — для А, В и С.

Наложение текстур в центральной (перспективной) проекции осуществляется сложнее, чем в параллельной проекции. Рассмотрим рис. 3.45, на котором изображен текстурированный прямоугольник.

Рис. 3.45. Прямоугольник в разных проекциях

Прямоугольник в параллельной проекции всегда выглядит как параллелограмм, поскольку для этой проекции сохраняется параллельность прямых и отношение длин. В перспективной (центральной) проекции это уже не параллелограмм и не трапеция (в косоугольной — трапеция), поскольку параллельность и отношение длин здесь не сохраняются. А что сохраняется? Как изображать плоские грани?

В предидущих главах были рассматрены проекции на плоскость. Для таких проекций прямые линии остаются прямыми линиями, поэтому грани можно выводить как полигоны.

Здесь уместно вспомнить, как формируется изображение в определенной проекции средствами компьютерной графики. Последовательность преобразований координат выглядит так:

Если считать, что точки текстуры должны соответствовать точкам на объекте, то координаты текстуры должны связываться с мировыми координатами. Поскольку для параллельной проекции в цепочке от мировых координат к экранным все преобразования линейные, то целиком допустимо связать координаты текстуры с экранными координатами одним аффинным преобразованиям.

Для перспективной проекции так делать нельзя. Преобразование координат из видовых — в координаты плоскости проецирования — нелинейное. Поэтому экранные координаты сначала следует преобразовать в такие, которые линейно связаны с мировыми — это могут быть, например, видовые. А потом видовые координаты (или непосредственно мировые) связать с координатами текстуры аффинным преобразованием, используя, например, метод трех точек.

Рассмотрим, как можно выводить в перспективной проекции полигон с текстурой. Будем использовать алгоритм заполнения полигона горизонтальными линиями, раньше уже рассмотренный нами. На рис. 3.46 изображена одна из горизонталей (АВ). Вершины полигона (1-2-3-4) здесь заданы экранными двумерными координатами. Для краткости изложения будем считать, что экранные координаты совпадают с координатами в плоскости проецирования. В ходе вывода полигона для связи с текстурой будем вычислять видовые координаты произвольной точки (Р) этого полигона. Для этого будем использовать как базовую такую операцию: по известным видовым координатам концов отрезка находим видовые координаты точки отрезка, заданной координатами в плоскости проецирования.

Рис. 3.46. Полигон

Для определения видовых координат X, Y, Ζ точки А должны быть известны видовые координаты концов отрезка (1-2). Для видовых координат справедливы соотношения:

Выберем пропорцию, которая связывает, например, координаты Х и Ζ. Тогда

 

где

Теперь запишем для перспективной проекции соотношения между видовыми координатами произвольной точки и координатой Хn в плоскости проецирования:

где Zk — это координата камеры (точки схода лучей проецирования), Znл — координата плоскости проецирования. Перепишем это уравнение так:

гдеТеперь решим систему уравнений:

Решением системы будет:

после чего вычисляется X, например, по формуле X = а + Zb. Для определения координаты Υ достаточно заменить всюду в формулах X на Υ. Здесь можно заметить, что вычисление видовых координат (X. Υ, Ζ) по известным координатам проекции соответствует обратному проективному преобразованию.

Найдя видовые координаты точки А, мы можем так же вычислить видовые координаты и для точки В, лежащей на отрезке (3-4). Аналогично определяются видовые координаты точки Р.

Следует отметить, что для преобразования координат необходимо вычислять дробно-линейные выражения, что может существенно замедлить цикл визуализации. Поэтому часто используют упрощенные вычисления координат. Также используется комбинирование методов — для небольших треугольных граней (которые являются небольшими в текущем ракурсе обзора) используют только аффинные преобразование, а для больших полигонов выполняют вычисления с учетом перспективы.

Для наложения текстур на поверхности объектов используются и другие преобразования координат.

Если в ходе анимации изменять координаты привязывания текстуры, то можно получить интересные видеоэффекты.

Одна из проблем наложения текстур состоит в том, что преобразования растровых образцов (повороты, изменение размеров и т. п.) приводят к ухудшению качества изображения. Повороты растра прибавляют ступенчатости {aliasing); увеличение размеров укрупняет пикселы, а уменьшение размеров растра приводит к потере многих пикселов образца текстуры, появляется муар.

Одним из методов улучшения визуализации текстурированных объектов является использование нескольких образцов текстур с разной детализацией — MIPmaps (MIP от лат. Multum In Parvo — много в одном). Компьютерная система в течение цикла визуализации сама выбирает подходящий образец текстуры с нужной разрешающей способностью.

Для улучшения текстурированных изображений также используют методы фильтрации растров текстур, например, билинейную фильтрацию (рис. 3.47).

Билинейная фильтрация выполняется так. Пусть текущий тексел имеет координаты х, у. Сначала интерполируются соответственно координате x цвета пар ближайших пикселов А-В и C-D. Потом выполняется интерполяция полученных значений соответственно координате y.

Также используются другие, более сложные способы фильтрации, например, трилинейная и анизотропная фильтрация. Трилинейная фильтрация объединяет билинейную фильтрацию и интерполяцию разных уровней текстур MIPmaps. Анизотропная фильтрация — самая совершенная, она учитывает также текущую пространственную ориентацию текстурированных граней.

Рис. 3.47. Билинейная фильтрация

При использовании текстур необходим достаточный объем памяти компьютера — количество растровых образцов может достигать десятков, сотен в зависимости от количества типов объектов и многообразия пространственных сцен. Чтобы как можно быстрее создавать изображение, необходимо сохранять текстуры в оперативной памяти, а если это позволяет видеоадаптер — то в памяти видеоадаптера.

Для экономии памяти, которая выделяется для текстур, можно использовать блочное текстурирование. Текстура здесь уже не представляет всю грань целиком, а лишь отдельный фрагмент, который циклически повторяется в грани. Это делается так же, как размножение рисунка кисти при закрашивании полигонов, которые уже рассмотрены нами в этом параграфе. Разумеется, не для всех объектов можно использовать такой способ отображения, однако, например, для образцов массовой "коробочной" архитектуры в этом плане есть практически неограниченные возможности (рис. 3.48).

Рис. 3.48. Блочное текстурирование

При формировании растровых изображений объектов главное — для любого пиксела объекта установить нужный цвет. Иногда не очень важно, какой именно метод используется для расчетов цветов. Например, можно моделировать законы оптики и на основе определенных моделей делать расчеты освещения объектов в ходе цикла визуализации. Тем не менее, например, для компьютерной игры это можно осуществить намного более легким способом — просто наложить предварительно изготовленную текстуру. В сцене, которая изображена на рис. 3.49, расположение двух источников света не меняется, поэтому текстура для газона вокруг домика может использоваться для любого ракурса показа.

Рис. 3.49. Текстура как карта освещения и теней

Поскольку обычно наложение текстуры осуществляется быстрее создания теней путем геометрических расчетов или трассировки лучей, то это позволяет достичь высокой скорости визуализации. Однако, на этом пути возникают проблемы обеспечения надлежащей разрешающей способности текстуры.

Приведем еще один пример использования текстуры — в качестве карты прозрачности. Цвет любого пиксела текстуры здесь определяет прозрачность соответствующей точки поверхности объекта (рис. 3.50).

Рис. 3.50. Текстура - карта прозрачности для поверхности тора

Можно также использовать текстуру для имитации зеркального отражения, однако, ее корректное использование возможно только для одного ракурса обзора объектов.

Известны также текстуры для имитации рельефа {Bump Mapping). Иллюзия искривления поверхности средствами bump-текстурирования достигается изменением направления нормали.

Нормаль к поверхности для каждой точки изменяется соответственно значению тексела. Таким образом можно имитировать, например, волны. Поскольку иллюзия рельефности здесь создается не искривлением поверхности, а только соответствующей локальной подсветкой или затемнением, то возможности отображения рельефа методом bитр-текстурирования существенно ограничены, в том числе и ракурсом показа. Если смотреть на плоскую грань с торца, то она — плоская, как ее не закрась.

Таким образом, для задания многих свойств поверхности объекта можно использовать одну или несколько текстур. В настоящее время употребляется термин multitexturing — многослойное наложение текстур.

Наложение двух и больше текстур предусматривает задание определенной функции комбинирования (смешивания) текселов.

Безусловно, можно предложить и более сложные способы наложения многослойных текстур - надо разрабатывать соответствующие функции комбинирования. Можно считать, что здесь мы снова возвращаемся к аналитическому, процедурному, описанию стиля заполнения - только теперь мы используем в формулах также и текстуры.

Шейдеры

Развитие методов и технологий текстурирования, стремление использовать гибкие процедурные методы закрашивания привели к появлению понятия шейдер. Шейдер (от англ. shade — затемнять, здесь не путать shade с shadow — тень, шейдер затемняет, а не затеняет — для получения изображения теней от объектов в графике используются пока что не шейдеры, а другие средства) — это небольшая программа, которая содержит набор инструкции для расчета цветов пикселов объектов в ходе цикла визуализации. Фактически, шейдеры, немного в другом виде, использовались уже давно в графических пакетах для создания спецэффектов в кино (например, в пакете Maya). При создании спецэффектов для записи кадров кинофильма не очень нужен режим реального времени, каждый кадр может генерироваться минуту и дольше, главное здесь — это качество изображения.

В 2001-2002 гг. для массового употребления, в первую очередь для компьютерных игр, начали производиться видеоадаптеры (nVidia GeForce3, ATI Radeon 8500), которые аппа-ратно поддерживают базовые операции шейдеров. Разработчики графических программ заинтересовались гибкими возможностями шейдеров, поскольку ощущалась ограниченность фиксированного набора процедур графического конвейера. Возможность программирова-ния графических процессоров дает новый толчок развития средств компьютерной графики.

Современные графические процессоры способны выполнять для любого пиксела десятки и сотни шейдерных команд в реальном времени.

Сейчас существуют два типа шейдеров — вершинные (vertex shaders) и пиксельные (pixel shaders). Вершинные шейдеры предназначены для вычисления координат вершин полигонов и выполнения расчетов освещения, например, методом Гуро. Их можно считать альтернативой для стандартных возможностей аппаратных средств T&L (transform and lighting). Вершинный шейдер может обрабатывать все данные, относящиеся к одной вершине — координаты вершины, координаты нормали, текстурные координаты, цвет, освещение и т. п.

Пиксельные шейдеры появились сначала как способ описания наложения пикселов многослойных текстур. Теперь они содержат разнообразные операции обработки цветов отдельных пикселов.

Шейдеры оперируют такими типами данных — целые числа, числа с плавающей тонкой, тройки RGB, векторы, матрицы. Приведем формат одной команды шейдера для DirectX Graphics

где: op — имя команды,

Как видим, язык команд шейдеров фактически является ассемблером. Для разработки шейдерных программ можно использовать API DirectX (8. 0 и следующих версий), OpenGL 2. 0 (шейдерные операции частично поддерживаются в расширениях OpenGL версий 1. 2 и 1. 3). Также разработаны специальные языки программирования для шейдеров, например, Cg от nVidia .

Общие сведения о шейдерных возможностях некоторых современных видеоадаптеров предоставлены в таблице 3. 2.

Таблица 3. 2. Характеристики шейдерных возможностей видеоадаптеров

Характеристика nVidia NV30 ATI Radeon 9700
Пиксельные шейдеры    
Наложение текстур До 16 До 16
Текстурные инструкции До 1024 До 160
Цветовые инструкции До 1024 До 160
Тип данных Плавающая точка Плавающая точка
Максимальная точность 128 бит 128 бит
Вершинные шейдеры    
Инструкции До 65536 До 1024
Статические инструкции До 256 До 1024
Регистры
Циклы Нет

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций по дисциплине компьютерная графика

Московский государственный строительный университет.. кафедра информационные системы и технологии управления в строительстве..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Стиль заполнения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Москва 2010 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ Глава 1. Основные понятия. 6 1.1 Разновидности компьютерной графики. 7 Полиграфия. 8 Мультимедиа. 8 World Wide Web (WWW) 9 3D-график

Разновидности компьютерной графики
Распространение компьютерной графики началось с полиграфии. Но вскоре она вы­рвалась из тесных помещений типографий на простор широкого применения. Огромную популярность завоевали компьютерные игры

Полиграфия
Компьютерная графика начала своё распространение с полиграфии. Полиграфия –довольно сложное направление, требующее от работающего в этой области наибольшей широты знаний. Да

Мультимедиа
Мультимедиа – это область компьютерной графики, связанная с созданием интерактивных энциклопедий, справочных систем, обучающих программ и интерфейсов к ним. В отличие от полиграфии, где ди

World Wide Web (WWW)
Важным событием в жизни общества стало появление глобальной сети Internet. Сейчас происходит бурное развитие этой сети. Возрастают мощности каналов передачи данных, совершенствуются способы обмена

D-графика и компьютерная анимация
Это ещё одно широкое и по-своему сложное направление, особый мир. 3D-графика – это создание искусственных предметов и персонажей, их анимация и совмещение с реальными предметами и интерьерами. В на

Сапр и деловая графика
Системы автоматизированного проектирования были исторически первыми интерактивными системами (САПР - английская аббревиатура CAD - Computer Aided Design), которые появил

Геоинформационные системы (ГИС)
Сегодня становятся все более популярными. Это относительно новая для массовых пользователей разновидность систем интерактивной компьютерной графики. Они интегрируют методы и технологии разно

Принципы организации графических программ
Многие пользователи ПК связывают понятие компьютерной графики с программами, предназначенными для редактирования двухмерных цифровых изображений. Это программное обеспечение по принципу действия и

Растровые программы
Большинство программ для редактирования изображений-Addobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT или MS Paint являются растровыми программами. В них изображение формируется из решётки крошечных квадратиков,

Векторные программы
Изображение, созданное в векторных программах, основывается на математических формулах, а не на координатах пикселов. Составляющие основу таких изображений кривые и прямые линии называются векторам

Фрактальные программы
Фрактал - это объект довольно сложной формы, которая получена в результате выполнения простого итерационного цикла над формой начальной, элементарной. Одним из основных свойств фракталов я

Преобразование координат
Сначала рассмотрим общие вопросы преобразования координат. Пусть задана п-мерная система координат в базисе (k1, k2,.... kn), которая описывает положе

Простейшие двумерные преобразования
Точки на xy-плоскости можно перенести в новые позиции путем добавления к координатам этих точек констант переноса. Для каждой точки Р(х, у), которая перемещается в новую точку

Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований
Преобразования переноса, масштабирования и поворота в матричной форме записываются в виде К сожалению, перенос реализуетс

Композиция двумерных преобразований
Понятие композиции было введено в предыдущем разделе. В данном разделе мы покажем, каким образом можно использовать композицию преобразований для объединения фундаментальных матриц R, S и Τ

Матричное представление трехмерных преобразований
Аналогично тому, как двумерные преобразования описываются матрицами размером 3x3, трехмерные преобразования могут быть представлены в виде матриц размером 4x4. И тогда трехмерная точка (x, у, z)

Композиция трехмерных преобразований
Путем объединения элементарных трехмерных преобразований можно получить другие преобразования. В этом разделе показано, как это сделать. Задача состоит в том, чтобы преобразовать отрезки P1

Преобразование объектов
Преобразование объектов можно описать так. Пусть любая точка, принадлежащая определенному объекту, имеет координаты (k1, k2,..., kn ) в n-мерной систе

Преобразование как изменение систем координат
Мы рассматриваем преобразование множества точек, принадлежащих объекту, в некоторое другое множество точек, причем оба этих множества описаны в одной и той же системе координат. Таким образом, сист

Аффинные преобразования на плоскости
Это частный случай преобразований, который достаточно часто используется при создании графических пакетов. Зададим некоторую двумерную систему координат (x,у). Аффинное преобразован

Трехмерное аффинное преобразование
Запишем в виде формулы: где А, В,..., Ν— константы. Дадим также запись в матричной форме:

Мировые и экранные координаты
При отображении пространственных объектов на экране или на листе бумаги с помощью принтера необходимо знать координаты объектов. Мы рассмотрим две системы координат. Первая — мировые координаты,

Основные типы проекций
Изображение объектов на плоскости (экране дисплея) связано с геометрической операцией проектированием. В компьютерной графике используется несколько видов проектирования, но основных - два вида:

Растровые изображения и их основные характеристики
Растр — это матрица ячеек (пикселов). Любой пиксел (pixel — Picture Element) имеет свой цвет. Совокупность пикселов различного цвета образует изображение. В зависимости от расположени

Вывод изображений на растровые устройства
Для иллюстрации работы реальных растровых устройств рассмотрим результаты отображения рисунка-образца на разнообразных графических устройствах. Поскольку в этой книге невозможно показать цветные из

Устранение ступенчатого эффекта
В растровых системах при невысокой разрешающей способности (меньше 300 dpi) существует проблема ступенчатого эффекта (aliasing) — при большом шаге сетки растра пикселы линий образуют как бы

Дизеринг
Хорошо, если растровое устройство отображения может прямо воссоздавать тысячи цветов для любого пиксела. Не так уже и давно это было проблемой даже для компьютерных дисплеев (а точнее — для видеоад

Алгоритмы вывода прямой линии
Рассмотрим растровые алгоритмы для отрезков прямой линии. Предположим, что заданы координаты ( x1, yl - х2, у2) концов отрезка прямой. Для вывода линии необходимо закрасить определенным цвет

Инкрементные алгоритмы
Брезенхэм предложил подход, позволяющий разрабатывать так называемые инкрементные алгоритмы растеризации. Основной целью при разработке таких алгоритмов было построение циклов вычисле

Кривая Безье
Разработана математиком Пьером Безье. Кривые и поверхности Безье были использованы в 60-х годах компанией "Рено" для компьютерного проектирования формы кузовов автомобилей. В насто

Алгоритмы вывода фигур
Фигурой здесь будем считать плоский геометрический объект, который состоит из линий контура и точек заполнения, которые помещаются внутри контура. Контуров может быть несколько — например, если объ

Алгоритмы закрашивания
Рассмотрим алгоритмы закрашивания произвольного контура, который уже нарисован в растре. Сначала определяются координаты произвольного пиксела, находящегося внутри очерченного контура фигуры. Цвет

Инструменты выделения. Каналы и маски
Растровое изображение в отличие от векторного не содержит объектов, которые можно легко «расцепить для выполнения их индивидуального редактирования. Поэтому для создания, например, коллаж

Выделение
Под термином выделение (или выделенная область) будем понимать области изображений и объектов, доступные для перемещения, копирования, редактирования и выполнения любых других преобразований. И нао

Инструменты выделения и маскирования
Современные графические редакторы располагают разнообразными инструментами выделения. По принципу формирования выделенных областей их можно разделить на четыре группы. Обычные (геометр

Гистограммы
Инструмент Гистограмма (Histogram) позволяет оценить разброс между минимальной и максимальной яркостью изображения (динамический диапазон). С его помощью можно получить также наглядное представлени

Уровни (Levels)
В основе работы данного инструмента лежит использование гистограмм. Однако в отличие от рассмотренной в предыдущем разделе команды Histogram (Гистограмма) здесь этот инструмент выполняет активную ф

Цветовая коррекция и цветовой баланс
В современных настольных издательских системах для получения качественных изображений (таких, как рекламные объявления и обложки журналов) используется технологическая цепочка, включающая сканирова

Фильтры (Plug-ins) и спецэффекты (Effects)
Большинство фильтров (filters или plug-ins) предназначено для создания специальных эффектов, например имитации мозаики или живописного стиля Ван-Гога. С помощью трехмерных спецэффектов двухмерные г

Преимущества и недостатки растровой графики
Достоинства Одним из достоинств растровой графики является простота и, как следствие, техническая реализуемость (автоматизация) ввода (оцифровки) изобразительной информации. Сущест

Средства создания векторных изображений
Векторные изображения могут быть созданы несколькими видами программ. · Программами векторной графики. · Программами САПР, типичным представителем которых является п

Сравнение механизмов формирования изображений в растровой и векторной графике
  Проиллюстрируем разницу в механизмах работы растровых и векторных редакто­ров на примере описания одного и того же отрезка прямой: · в векторном формате — задаются координа

Структура векторной иллюстрации
Структуру любой векторной иллюстрации можно представить в виде иерархиче­ского дерева. В такой схеме сама иллюстрация занимает верхний уровень, а ее со­ставные части занимают более низкие уровни ие

Математические основы векторной графики
Если основным элементом растровой графики является пиксел (точка), то в слу­чае векторной графики в роли базового элемента выступает линия. Это связано с тем, что в векторной графике любой объект с

Достоинства и недостатки векторной графики
Для эффективного применения векторной графики в творческой работе необхо­димо представлять себе ее достоинства и недостатки. Достоинства Одним из главных достоинств это

Математика фракталов. Алгоритмы фрактального сжатия изображений
У фрактальной математики возникают все новые и новые сферы применения. Коснемся лишь одного перспективного направления — создания алгоритма фрактального сжатия графической информации. В 1991 году т

Обзор основных фрактальных программ
В 1997 году на рынке компьютерной графики произошло знаменательное событие. Среди известных производителей профессионального ПО для графики (Adobe, Macromedia, Autodeck, Corel, Microsoft) объявился

Элементы цвета
Представьте себе, что перед вами лежит лист белой бумаги с нарисованным на нем зеленым квадратом. Вы не задавали себе вопроса, «Почему этот цвет зеленый?» Ответ на него кроется в физических и биоло

Свет и цвет
Как уже было отмечено в рассмотренном выше примере, наличие света является непременным условием визуального восприятия всего цветового богатства окру­жающего нас мира. В то же время из курса элемен

Физическая природа света и цвета
Напомним, что свет представляет собой электромагнитное излучение, связанное с флуктуацией электрического и магнитного полей. Иными словами, свет пред­ставляет собой энергию, а цвет есть продукт вза

Излученный и отраженный свет
Все, что мы видим в окружающем нас пространстве, либо излучает свет, либо его отражает. Излученный цвет — это свет, испускаемый активным источником. Примерами таких источников могут служит

Яркостная и цветовая информация
Как уже отмечалось, излучаемый источником цвет, как правило, представляет со­бой смесь световых волн различной длины (рис. 6.5). Единственным исключе­нием являются так называемые монохроматические

Цвет и окраска
Для правильной интерпретации восприятия цвета необходимо различать понятия цвета и окраски предмета. Окраска — это способность предмета отражать излучение в том или ином диа­пазоне длин во

Стандартные источники
  Для имитации различного освещения измерительные устройства используют стан­дартизованные источники излучения - D50, D65, D93, А, В, С, а также F2 или F8 (флюоресцентные лампы). Эти

Особенности восприятия цвета человеком
Световые волны, излучаемые или отражаемые объектом, собираются хрусталиком и через стекловидное тело проецируются на сетчатку (рис. 6.8). Там они возбуж­дают определенные нервные клетки, физиологич

Колбочки и палочки
За цветовое и яркостное восприятие человеческого глаза отвечают два различных типа нервных клеток (рецепторов), называемых соответственно колбочками и па­лочками. Процесс функционирования

Спектральная чувствительность глаза к яркости
Как можно увидеть из рис. 6.9, области чувствительности различных типов колбочек значительно перекрываются. Поэтому, как правило, в процессе восприятия глазом падающего на него света возбуждаются в

Спектральная чувствительность наблюдателя
Спектральная чувствительность определяет диапазон принимаемых наблюдателем или приемником цветов. На рис. 6.12 представлена спектральная чувствитель­ность глаза. Левее синей области частот — ультра

Цветовой и динамический диапазоны
Для эффективной организации передачи информации между различными устрой­ствами, входящими в состав издательских систем, важно понимать разницу между цветовым и динамическим диапазонами. Цв

Типы цветовых моделей
Большинство графических пакетов позволяют оперировать широким кругом цве­товых моделей, часть из которых создана для специальных целей, а другая - для особых типов красок. Перечислим их: •

Аддитивные цветовые модели
Аддитивный цвет получается на основе законов Грассмана путем соединения лу­чей света разных цветов. В основе этого явления лежит тот факт, что большинство цветов видимого спектра могут быть получен

RGB - модель
Вкратце история модели RGB такова. Томас Юнг (1773-1829) взял три фонаря и при­способил к ним красный, зеленый и синий светофильтры. Так были получены источники света соответствующих цветов. Направ

Ограничения RGB-модели
Несмотря на то что цветовая модель RGB достаточно проста и наглядна, при ее практическом применении возникают две серьезные проблемы: • ограничение цветового охвата Первая проблем

Субтрактивные цветовые модели
В отличие от экрана монитора, воспроизведение цветов которого основано на из­лучении света, печатная страница может только отражать цвет. Поэтому RGB-модель в данном случае неприемлема. Вместо нее

Цветовая модель CMY
Используется для описания цвета при получении изображений на устройствах, которые реализуют принцип ппоглощения цветов. В первую очередь, она используется в устройствах, которые печатают на бумаге.

CMY и CMYK
Существуют две наиболее распространенные версии субтрактивной модели: CMY и CMYK. Первая из них используется в том случае, если изображение или рисунок будут выводиться на черно-белом принтере, поз

Ограничения модели CMYK
CMYK-модель имеет те же два типа ограничений, что и RGB-модель: аппаратная зависимость; ограниченный цветовой диапазон. В CMYK-модели также нельзя точно предсказать результирующий цвет тол

Возможности расширения цветового охвата CMYK
И профессионалы в области полиграфии, занимающиеся подготовкой и изданием красочных буклетов по живописи, и специалисты в области рекламы, чьи доходы на­прямую связаны с воздействием цветных публик

Перцепционные цветовые модели
Для дизайнеров, художников и фотографов основным инструментом индикации и воспроизведения цвета служит глаз. Этот естественный «инструмент» обладает цветовым охватом, намного превышающим возможност

Достоинства и ограничения HSB-модели
Модель HSB в отличие от моделей RGB и CMYK носит абстрактный характер. Отчасти это связано с тем, что цветовой тон и насыщенность цвета нельзя изме­рить непосредственно. Любая форма ввода цветовой

Назначение эталона
Эталонные таблицы предоставляют собой набор цветов (образцов), которые мо­гут быть адекватным образом отображены в процессе печати на соответствующей им бумаге. Изготовление эталона тщател

Кодирование цвета. Палитра
Для того чтобы компьютер имел возможность работать с цветными изображениями, не­обходимо представлять цвета в виде чисел — кодировать цвет. Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата ч

Аналитическая модель
Аналитической моделью будем называть описание поверхности математическими формулами. В КГ можно использовать много разновидностей такого описания. Например, в виде функции двух аргументов z = f(

Векторная полигональная модель
Для описания пространственных объектов здесь используются такие элементы: вершины, отрезки прямых (векторы), полилинии, полигоны, полигональные поверхности (рис. 7.2). Элемен

Воксельная модель
Воксельная модель – это трехмерный растр. Воксел это элемент объема. По аналогии с 2D растрами, состоящими из пиксе

Равномерная сетка
Эта модель описывает координаты отдельных точек поверхности следующим способом (рис. 7.11). Каждому узлу сетки с индексами (i,j) приписывается значение высоты zi,j. Ин­декс

Неравномерная сетка. Изолинии
Неравномерной сеткой назовем модель описания поверхности в виде множества отдельных точек {(х0, у0, z0), (х1, у1, z1), ...,

Визуализация трехмерных объектов
  Любой трехмерный объект может быть изображен по-разному и различными способами. В одном случае нужно показать форму объекта, во втором – внутреннюю структуру объекта, в третьем имит

Показ с удалением невидимых точек
Здесь мы будем рассматривать поверхности в виде многогранников или полигональных сеток. Известны такие методы показа с удалением невидимых точек: сортировка граней по глубине, метод плавающего гори

Модели отражения света
Рассмотрим, как можно определить цвет пикселов изображения поверхности в соответ­ствии с интенсивностью отраженного света при учете взаимного расположения поверхно­сти, источника света и наблюдател

Вычисление нормалей и углов отражения
Вычисление координат вектора нормали. Рассматривая модели отражения света, вы, наверное, обратили внимание на то, что нормаль к поверхности — важный элемент. Опре­деление вектора н

Метод Гуро
Этот метод предназначен для создания иллюзии гладкой криволинейной поверхности, которая описана в виде многогранников или полигональной сетки с плоскими гранями. Ес­ли каждая плоская грань имеет од

Метод Фонга
Аналогичен методу Гуро, но при использовании метода Фонга для определения цвета в каждой точке интерполируются не интенсивности отраженного света, а векторы нормалей. • Определяются нормал

Имитация микрорельефа
Пусть нам необходимо показать поверхность, изобилующую мелкими неровностями. Можно попытаться создать полигональную модель, аппроксимирующую все видимые детали рельефа, вплоть до мельчайших бугорко

Преломление света
Законы преломления света следует учитывать при построении изображений прозрачных объектов. Модель идеального преломления. Согласно этой модели луч отклоняется на границе д

Трассировка лучей
Методы трассировки лучей (Ray Tracing) на сегодняшний день считаются наиболее мо­щными и универсальными методами создания реалистичных изображений. Известно много примеров реализации алгорит

Положительные черты
1. Универсальность метода, его применимость для синтеза изображения довольно сложных пространственных схем. Воплощает много законов геометрической оптики. Просто реализуются разнообразные проекции.

Анимация
  В предыдущих параграфах мы рассмотрели методы и алгоритмы создания трехмерных моделей. В этом параграфе мы затронем вопросы, связанные с анимацией этих моделей. Можно дать

Графические системы на базе сопроцессора i82786
Рис. 9.2. Графическая система на базе i82786 Имеют следующие характеристики: · неавтономная работа под

Графические системы на универсальном процессоре
Одни из самых специфичных графических систем. Расширение числа аппаратно реализованных функций мало приемлемо по следующим причинам: 1. Набор графических функций был бы жестко зафиксирован

Высокоскоростные графические системы
Кроме высокоскоростной генерации и манипулирования растровыми образами для формирования высокореалистичных картин в реальном времени, в подобных системах требуются сбалансированные по времени модел

NGP (Network graphics рrotocol)
Первые результаты по стандартизации были получены применительно к сети ARPA в рамках работ по разработке протоколов для аппаратно и машинно-независимого представления графических данных в сети.

Международная деятельность по стандартизации в машинной графике
Работы по протоколам послужили отправной точкой по развитию стандартизации в машинной графике. В 1974 г. в США был создан комитет по стандартизации машинной графики GSPC в АСМ/SIGGRAPH. В 1975 г. в

Деятельность ISO, IEC по стандартизации в машинной графике
Главными организациями формирующими международные стандарты в области информационной технологии являются ISO (International Organization for Standartization) и IEC (International Electrotechnical C

Core-System
Существенным этапом в области стандартизации машинной графики явилась публикация проекта стандарта CORE-SYSTEM (GSPC-77) , модель которой приведена на рис. 10.5. Главные идеи, положенные в основу с

GKS (Graphical Kernel System)
Результатом работ в ФРГ было создание системы GKS. Модель графической системы, положенная в ее основу, приведена на рис. 10.6. В 1979 г. GKS была принята в качестве отправной точки международного с

GKS-3D (Graphical Kernel System for Three Dimensions)
Отличия GKS-3D от GKS заключаются в добавлении 3D функций:  примитивов 3D вывода;  установки атрибутов вывода (2 функции);  поддержки 3D преобразо

CGI (Computer Graphics Interface)
Это стандарт ISO на интерфейс между аппаратно-независимой частью графического программного обеспечения (базисной графической системой) и аппаратно-зависимой (драйверами). Этот интерфейс ранее (в ра

Протокол TEKTRONIX
Разработан одноименной фирмой, выпускающей графические дисплеи. Ввиду широкой распространенности устройств этой фирмы другие разработчики графической аппаратуры часто обеспечивают режим совместимос

Язык PostScript
Особое место среди графических языков высокого уровня занимает интерпретируемый язык описания страниц PostScript , разработанный фирмой Adobe и используемый не только для описания и построения изоб

Аппаратно-независимые графические протоколы
Аппаратно-независимый графический протокол или метафайл представляют собой процедурное описание изображения в функциях виртуального графического устройства. Он обеспечивает возможность запоминать г

Проблемно-ориентированные протоколы
Прикладные графические протоколы это объектно - ориентированные протоколы передачи данных между прикладными системами. Они наиболее компактны (вследствие высокой семантической насыщенности), допуск

Векторные форматы
Файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора команд для построения простейших графических объектов (линий, окружностей, прямоугольников, дуг и т. д.). Кроме того, в этих файлах

Растровые форматы
В файлах растровых форматов запоминаются: • размер изображения — количество видеопикселей в рисунке по горизонтали и вертикали • битовая глубина — число битов, используемых для хр

Методы сжатия графических данных
Присжатии методом RLE(Run — Length Encoding) последовательность повторяющихся величин (в нашем случае — набор бит для представлен

Преобразование файлов из одного формата в другой
Необходимость преобразования графических файлов из одного формата в другой может возникнуть по разным причинам: • программа, с которой работает пользователь, не воспринимает формат его фай

Видеоадаптеры
Важной чертой архитектуры персонального компьютера с позиций графики является то, что контроллер видеосистемы (видеоадаптер) расположен рядом с процессором и опера­тивной памятью и подключен к сист

Манипуляторы
Первые персональные компьютеры располагали для ввода информации и управ­ления работой компьютера единственным устройством — клавиатурой. Для реа­лизации более простого управления нужно было создать

Дигитайзер
Дигитайзер или планшет, как его тоже называют, состоит из двух основных элементов: основания и курсора, двигающегося по его поверхности. Это устройство, изначально предназначенное для оцифровки изо

Оборудование мультимедиа
Что такое мультимедиа? Мультимедиа — это комплексное представление информации — вывод данных в текстовом, графическом, видео-, аудио- и мультипликационном видах. Мультимедийный набор- э

Мониторы
Монитор компьютера (рис. 12.11) предназначен для вывода на экран текстовой и гра­фической информации. Это практически единственный элемент компьютера, кото­рый нельзя в дальнейшем модернизир

Характеристики мониторов
В настоящее время существует большое разнообразие типов мониторов. Их мож­но охарактеризовать следующими основными параметрами. Тип экрана: электронно-лучевая трубка или ЭЛТ (CRT)

Газоплазменные мониторы
Газоплазменные мониторы состоят из двух пластин, между которыми находится газовая смесь, светящаяся под воздействием электрических импульсов. Такие мо­ниторы не имеют недостатков, присущих Ж

Видеокарта
Видеокарта (графическая карта, видеоадаптер) реализует вывод информации на монитор. От ее качества зависят: скорость обработки информации; четкость изображения и размеры;

Функции графического ускорителя
Графический ускоритель нужен для ускорения прорисовки экрана. Это связано с тем, что при работе с изображениями (особенно в векторной графике) перерисовка занимает значительную часть ресурсов компь

Выбор видеокарты под монитор
Для нового поколения игр необходимы видеокарты, чипы которых поддерживают стандарты ЗD-ускорения, На данный момент с этой задачей лучше других, на наш взгляд, справляются видеокарты на чипах RivaTN

Периферия
Периферийные устройства служат для расширения функциональных возможно­стей персонального компьютера, удобства управления им и представления инфор­мации в различных формах в процессе ее обраб

Принтеры
Кроме мониторов к устройствам вывода графических данных относятся и прин­теры. Принтер (printer), или печатающее устройство, предназначен для вывода информации на бумагу. Все современные при

Плоттеры
Плоттер (plotter), или графопостроитель, — это устройство для вывода различ­ных чертежей, географических карт, плакатов и других изображений на бумагу большого формата. Плоттеры бываю

Звуковые карты
Звуковая карта вставляется в свободный слот расширения компьютера и позво­ляет осуществлять запись, воспроизведение и синтез звука. Встроенный синтеза­тор помогает воспроизводить сложные зву

Сканеры
Сканер (scaner) — устройство для копирования графической и текстовой информа­ции и ввода ее в компьютер. Персональные сканеры бывают трех типов — ручные, планшетные и барабанные.

Цифровые фотоаппараты и фотокамеры
Цифровая фотокамера — это еще один тип устройства оцифровывания графики и ввода изображений в ПК. В отличие от обычного фотоаппарата в его цифровом аналоге изображение проецируется не на фот

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги