Аппаратная реализация графических функций реферат

Обновлено: 05.07.2024

Используя DirectX, разработчики могут использовать аппаратно независимый интерфейс программирования, с помощью которого создаются новые игры, для участия в которых, пользователю достаточно лишь вставить в устройство чтения компакт диск с данными и наслаждаться игрой. Теперь писать игры и играть в них стало гораздо приятнее.

DirectX представляет собой набор из нескольких API (application programming interface - интерфейс программирования приложений), позволяющих разработчикам игр и других интерактивных приложений получать доступ к специфическим функциям аппаратного обеспечения, без необходимости написания аппаратно-зависимого программного кода. DirectX основан на наборе интерфейсов COM или классов. COM расшифровывается, как Component Object Model (Компонентная Модель Объектов), и представляет собой спецификацию интерфейса, в котором функции вызываются через указатели. Таким образом, объекты COM могут описываться такими языками программирования, как C/C++, Delphi или даже Basic. Интерфейс COM используется не только в DirectX, но и на уровне операционной системы в качестве модели объектов и является сердцем одной из самой широко применяемой технологии - OLE (Objects Linking and Embedding - связывание и встраивание объектов).

Текущая версия DirectX включает в себя следующие API:

DirectDraw- Обеспечивает доступ к аппаратным средствам, отвечающих за изображение. Предлагается возможность работать с двумерной графикой и напрямую управлять видеопамятью, оверлеями и сменой видеостраниц.

DirectSound- Как видно из названия, этот компонент обеспечивает аппаратнонезависимый интерфейс воспроизведения звука. DirectSound позволяет приложениям полностью использовать возможности аппаратных компонентов, обеспечивающих работу со звуком, например, микширование без временных задержек.

DirectInput- Обеспечивает аппаратнонезависимый ввод данных в систему в режиме реального времени. События, обрабатываемые DirectInput, формируются Клавиатурой, Мышкой и Джойстиком.

DirectPlay- Представляет собой независимый протокол для осуществления связи между компьютерами. Может применяться для многопользовательских игр, связь в которых осуществляется через Интернет, локальную сеть или прямое последовательное соединение с помощью кабеля. Интерфейс, именуемый DirectPlay Lobby, позволяет создавать онлайновые места встреч в интернет, попадая в которые, множество людей могут объединяться и совместно участвовать в играх.

Direct3D- Эта подсистема создания трехмерных графических изображений. Состоит из API низкого уровня, который обеспечивает несколько базовых возможностей создания изображения, и API высокого уровня, который осуществляет комплекс операций, образующих изображение.

Графические процессоры, аппаратная реализация графических функций

Рынок графических подсистем до появления понятия мультимедиабыл относительно прост в развитии. Важной вехой в развитии был стандарт VGA (Videographics Array), разработанный компанией IBM в 1987 году, благодаря чему производители видеоадаптеров получили возможность использовать более высокое разрешение (640х480) и большую глубину представления цвета на мониторе компьютера. С ростом популярности ОС Windows, появилась острая потребность в аппаратных ускорителях двумерной графики, чтобы разгрузить центральный процессор системы, вынужденный обрабатывать дополнительные события. Отвлечение CPU на обработку графики существенно влияет на общую производительность GUI (Graphical User Interface) - графического интерфейса пользователя, а так как ОС Windows и приложениям для нее требуется как можно больше ресурсов центрального процессора, обработка графики осуществлялась с более низким приоритетом, т.е. делалась очень медленно. Производители добавили в свои продукты функции обработки двумерной графики, такие, как прорисовка окон при открытии и свертывании, аппаратный курсор, постоянно видимый при перемещении указателя, закраска областей на экране при высокой частоте регенерации изображения. Итак, появился процессор, обеспечивающий ускорение VGA (Accelerated VGA - AVGA), также известный, как Windows или GUI ускоритель, который стал обязательным элементом в современных компьютерах.

Внедрение мультимедиа создало новые проблемы, вызванные добавлением таких компонентов, как звук и цифровое видео к набору двумерных графических функций. Сегодня легко заметить, что многие продукты AVGA поддерживают на аппаратном уровне обработку цифрового видео. Следовательно, если на Вашем мониторе видео проигрывается в окне, размером с почтовую марку - пора установить в Вашей машине мультимедиа ускоритель. Мультимедиа ускоритель (multimedia accelerator) обычно имеет встроенные аппаратные функции, позволяющие масштабировать видеоизображение по осям x и y, а также аппаратно преобразовывать цифровой сигнал в аналоговый, для вывода его на монитор в формате RGB. Некоторые мультимедиа акселераторы могут также иметь встроенные возможности декомпрессии цифрового видео.

проектирование графического интерфейса пользователя на основе сенсорной панели для семейства микроконтроллеров pic 24

Аппаратное и программное обеспечение реализации графического интерфейса ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Устройства ввода графической информации:

· Сканер;
· Видеои Веб-камера;
· Цифровой фотоаппарат;
· Плата видеозахвата.

Указательные (координатные) устройства:

· Мышь;
· Трекбол;
· Тачпад;
· Световое перо;
· Графический планшет;
· Тачскрин;
· Джойстик;
· Устройства основанные на компьютерном зрении типа Kinect;
· Сенсорные панели или матрицы.

Устройства вывода визуальной информации (LCD, светодиодные системы, СОИ, операторные панели):

· Монитор (дисплей);
· Принтер;
· Графопостроитель;
· Оптический привод с функцией маркировки дисков;
· Светодиоды (на системном блоке или ноутбуке, например, информирующие о чтении/записи диска);
· Проектор;
· Операторная панель.

Обрабатывающее введенную информацию устройства (МК, МП, ПЛИС…):

· Микроконтроллер;
· Микропроцессор;
· ПЛИС.

Программные комплексы ГИП:

· Инструментарий для разработки пользовательского интерфейса (toolkits);
· Высокоуровневые средства разработки интерфейса (higher-level development tools).

Структура ГИП

Графический интерфейс пользователя (Graphical User Interface, GUI) это система средств для взаимодействия пользователя с устройством, основанная на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана (окон, кнопок, полос прокрутки и т. п. ). При работе с GUI пользователь имеет произвольный доступ (с помощью клавиатуры или устройств координатного ввода, например, touch-screen) ко всем видимым экранным объектам. Впервые графический интерфейс пользователя был реализован в операционных системах персональных компьютеров, но сейчас элементы GUI стали неотъемлемой частью даже простых бытовых и медицинских приборов, сотовых телефонов, устройств промышленной автоматики и многих других. Поскольку графический интерфейс становится все более и более востребованным, то становится очевидным желание разработчиков интегрировать элементы GUI в свои устройства. Естественно, что разработчики заинтересованы в снижении стоимости готового устройства, но для многих практическая реализация сложного графического интерфейса пользователя становится затруднительной задачей, так как требует много усилий и времени для создания собственной библиотеки или покупки готовых программных продуктов сторонних фирм.

Компания Microchip, ведущий производитель микроконтроллеров, известна своими решениями позволяющими снизить затраты как на разработку, так и общую стоимость изделия благодаря комплексному подходу к реализации проекта. Бесплатная графическая библиотека Microchip позволяет легко реализовать графический интерфейс пользователя с использованием 16-и разрядных микроконтроллеров PIC24 и цветных QVGA дисплеев.

Программный интерфейс приложения (API) графической библиотеки Microchip.

Библиотека разделена на три уровня: графические объекты (Graphics Objects Layer — GOL), графические примитивы (Graphics Primitive Layer) и драйвера устройств (Device Driver Layer). Уровень графических объектов содержит средства создания и управления сложными графическими объектами, которые, в свою очередь, создаются с помощью платформонезависимых графических примитивов, таких как линия, прямоугольник, окружность и т. п. Драйвера устройств специфичны для конкретного дисплея и предоставляют основные функции для более высоких уровней библиотеки (10, "https://referat.bookap.info").

Архитектура графической библиотеки Microchip приведена на рисунке 1.1.

Реализация графической библиотеки предоставляет две конфигурации — блокирующую и не блокирующую (Blocking и Non-Blocking). Для блокирующей конфигурации функции вывода графических объектов задерживают выполнение программы, пока графический объект не будет выведен полностью. Для не блокирующей конфигурации функции вывода графических объектов не ждут выполнения отрисовки и передают управление пользовательской программе. Различные конфигурации позволяют включать графическую библиотеку в программы на основе операционных систем реального времени (RTOS) и более эффективно использовать ресурсы микроконтроллера.

Каждый тип дисплея имеет свои характеристики (интерфейс связи, графический контроллер). Для связи библиотеки с дисплеем определен набор функций — драйвер дисплея. Текущая версия графической библиотеки (версия 1.0 на момент написания статьи) поддерживает несколько типов графических контроллеров Samsung S6D0129/S6D0139, Renesas R61505U, Solomon Systech SSD1339, LG LGDP4531 и Densitron HIT1270, однако возможна поддержка и других контроллеров, для этого из всей библиотеки нужно модифицировать лишь функции драйверов устройств. Доступность библиотеки в исходных кодах позволяет осуществить поддержку дисплеев с различными графическими контроллерами.

Программный интерфейс приложения уровня драйверов дисплея используется для сброса дисплея, определения размеров экрана, выделения области, установки текущего цвета и реализации аппаратно-зависимых функций для работы с дисплеем (см. табл. 1.1).

Рисунок 1.1 Архитектура графической библиотеки Уровень драйверов устройства Таблица 1.1 Функции драйвера устройств.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, — компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера

назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки [1, c.398].

Целью теоретической части курсовой работы является исследование средств и технологий обработки графической информации. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассмотреть технологий, позволяющих осуществлять компьютерную обработку данных с помощью графических средств и описать технические и программные средства для работы с компьютерной графикой.

В практической части приведено описание решения задачи по планированию бюджета семьи Чижовой. Работа заканчивается заключением и списком использованных источников.

Для решения поставленной задачи наиболее целесообразно использовать пакет прикладных программ MS Excel. Его использование можно обосновать следующим:

в этом пакете есть все необходимые для выполнения поставленной задачи средства расчетов;
имеется развитая подсистема построения графиков и диаграмм;
этот пакет прикладных программ имеет на сегодняшний день наибольшее распространение на персональных компьютерах, что позволяет использовать созданные для расчета формы в дальнейшем для подобных задач в реальной работе экономиста.

Для выполнения курсовой работы использовалось следующее программное обеспечение:

1. Теоретическая часть

1.1. Компьютерная графика и ее виды

Компьютерная графика (также машинная графика) — область деятельности, в которой компьютеры используются как инструмент для синтеза (создания) изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Также компьютерной графикой называют результат такой деятельности.

По способам задания изображений графику можно разделить на категории (рис. 1):

Векторная графика;
Растровая графика;
Фрактальная графика.

Рисунок 1 – Виды компьютерной графики

1.1.1. Двухмерная графика

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него строится новое. Математическое описание векторного рисунка остаётся прежним, изменяются только значения некоторых переменных, например, коэффициентов. При преобразовании растровой картинки исходными данными является только описание набора пикселей, поэтому возникает проблема замены меньшего числа пикселей на большее (при увеличении), или большего на меньшее (при уменьшении). Простейшим способом является замена одного пикселя несколькими того же цвета (метод копирования ближайшего пикселя: Nearest Neighbour). Более совершенные методы используют алгоритмы интерполяции, при которых новые пиксели получают некоторый цвет, код которого вычисляется на основе кодов цветов соседних пикселей. Подобным образом выполняется масштабирование в программе Adobe Photoshop (билинейная и бикубическая интерполяция).

Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.

Растровая графика

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

Фрактальная графика

Фрактал — объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.

1.1.2. Трехмерная графика

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы (см. также: аффинное преобразование в линейной алгебре). В компьютерной графике используется три вида матриц:

матрица поворота;
матрица сдвига;
матрица масштабирования.

Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного.

Ежегодно проходят конкурсы трехмерной графики, такие как Magick next-gen или Dominance War [2].

1.2. Технические средства компьютерной графики

Очевидно, для любой цифровой обработки изображений необходимо специальное оборудование, позволяющее как оцифровывать имеющиеся изображения, так и выводить изображения с компьютера на экран и в виде так называемой твердой копии на бумагу, пленку и другие носители. На рисунке 2 представлены основные аппаратные средства компьютерной графики.

Рисунок 2 – Аппаратные средства компьютерной графики

1.2.1. Устройства вывода: экраны

Монитор типа CRT остается самым распространенным устройством вывода графической информации, чему способствует отработанность технологии (электронно-лучевые трубки существуют с XIX века) и низкая стоимость при высоком качестве изображения. Светящееся изображение создается, как и на телевизионном экране, за счет свечения зерен люминофора красного, зеленого и синего цветов под действием потока электронов. CRT-мониторы отличаются отличной цветопередачей и высоким разрешением. С точки зрения потребителя главные параметры такого монитора – размер экрана по диагонали и частота кадровой развертки при выбранном разрешении (у таких мониторов разрешение можно менять программным путем).

Размер экрана традиционно выражается в дюймах. Для обычной работы вполне достаточен экран с диагональю в 17 дюймов. Для профессиональной работы с компьютерной графикой лучше приобрести монитор большего размера.

Частота кадровой развертки измеряется в герцах и показывает, сколько раз в секунду электронный луч перерисовывает картинку на экране. Чем выше частота, тем ниже мерцание изображения и тем ниже нагрузка на зрение. Лучше всего работать при частоте 100..120Гц. Минимально допустимая частота – 60Гц, ниже этой величины мерцание становится явно заметным. Частота зависит от текущего разрешения. Например, монитор может работать с частотой 100Гц в режиме 800´600 и только 75Гц – в режиме 1024´768.

К недостаткам CRT-мониторов относятся высокое энергопотребление (200..500Вт), наличие внутри корпуса опасно высокого напряжения в 20..40 тысяч вольт, заметный нагрев при работе, накопление статического заряда на экране, большие габариты и вес (монитор с диагональю 21 дюйм весит около 50кг).

TFT-мониторы формируют изображение из большого количества разноцветных светодиодов. Такие мониторы имеют фиксированное разрешение (например, 1024´768). Работа при меньшем разрешении возможна, но качество изображения при этом резко ухудшается. TFT-мониторы потребляют мало энергии, используют низковольтное питание, легки и малогабаритны. В ряде моделей экран можно повернуть на 90о для работы с документами формата А4. В то же время TFT-мониторам присущ ряд существенных недостатков. Они обеспечивают худшую цветопередачу по сравнению с CRT-мониторами, а также принципиально не позволяют выполнять цветовую калибровку, поэтому не применяются в полиграфии; размер пиксела на экране TFT-монитора несколько больше размера пятна люминофора у CRT-монитора и картинка выглядит более зернистой. Наконец, по стоимости TFT-мониторы дороже CRT-мониторов с тем же размером экрана.

Экраны, работающие на иных принципах (LCD, плазменные панели) не получили широкого распространения.

Любой монитор подключается к выходу видеокарты компьютера при помощи аналогового композитного RGB-выхода. Последние модели TFT-мониторов обеспечивают подключение цифрового видеовыхода, что несколько повышает качество изображения.

1.2.2. Устройства вывода твердых копий: принтеры и плоттеры

Твердые копии на бумаге получают при помощи устройств, известных как принтеры и плоттеры. Традиционно плоттером называется устройство печати больших форматов (свыше А3). По принципу действия и принтеры, и плоттеры в основном делятся на струйные и лазерные.

Струйные принтеры и плоттеры (англ. jet) формируют цветное изображение из капелек чернил четырех цветов. Они работают бесшумно и выдают распечатки высокого качества. В то же время вывод изображения большого формата может продолжаться несколько часов. Струйные устройства печати отличаются высокими эксплуатационными расходами – чернила для них дороги, а для качественной фотопечати требуется бумага со специальным покрытием, которая тоже стоит недешево. Еще один недостаток – частое засорение сопел печатающей головки из-за засыхания чернил. Кстати, чернила являются водорастворимыми, поэтому полученный отпечаток во влажной атмосфере или при попадании воды просто расползается.

Плоттеры отличаются только габаритами и возможностью рулонной подачи материала. В некоторых моделях можно установить лезвие вместо печатающей головки для вырезания контуров по самоклеющейся пленки.

Лазерные принтеры создают черно-белое изображение из мельчайших частиц тонера – специального порошка, который нагревается и впечатывается в бумагу. Получается стойкий отпечаток высокого качества. Лазерные принтеры дешевле в эксплуатации, чем струйные, и печатают заметно быстрее (6..20 страниц в минуту). Серьезный недостаток лазерных принтеров - ионизация воздуха лучом лазера, что приводит к выделению вредного для здоровья человека озона. По санитарным нормам в помещении с лазерным принтером необходима вытяжная вентиляция.

Большинство лазерных принтеров дают только черно-белое изображение. Цветные лазерные принтеры весьма дороги и громоздки. В них фактически совмещены три обычных лазерных принтера. Для приобретения такого принтера необходимо разрешение МВД, поскольку он прекрасно подходит для изготовления поддельных документов. В то же время вы не сможете напечатать поддельные банкноты на таких принтерах – для этого в них предусмотрена специальная защита.

Принтеры и плоттеры подключаются к компьютеру по интерфейсу COM, LPT или USB.

1.2.3. Устройства ввода: сканеры

Сканеры позволяют оцифровать изображение и представить его в растровом виде. Чаще всего используются планшетные сканеры формата A4. Разные модели отличаются скоростью сканирования и качеством распознавания мелких деталей изображения – так называемым оптическим разрешением. Для сканирования оригиналов большого формата на плоттер можно установить сканирующую головку.

Сканеры передают данные в компьютер по интерфейсу COM, LPT или USB. Последний вариант предпочтителен, так как он обеспечивает наибольшую скорость передачи данных.

1.2.4. Устройства ввода: цифровые фотоаппараты

Цифровой фотоаппарат фактически представляет собой сканер, фиксирующий картинку, создаваемую объективом на его фоточувствительной ПЗС-матрице. Полученное изображение передается в компьютер, обычно по USB-интерфейсу. Главный параметр цифрового фотоаппарата – число пикселов, на которые разбивается картинка. Чем оно выше, тем более мелкие детали будут различимы. При 3 MPx (мегапикселах) и выше достигается качество отпечатка 10´15см, сравнимое с обычной фотографией.

1.2.5. Устройства координатного ввода

Устройства координатного ввода обеспечивают ввод координат на плоскости, чаще всего при помощи перемещения пользователем некоторого объекта. Наиболее распространенное такое устройство – всем знакомая компьютерная мышь.

Современные модели оптических мышей снабжены миниатюрной видеокамерой, фотографирующей поверхность с большой частотой, и процессором, рассчитывающим величину смещения между двумя последовательно сделанными снимками.

Планшет состоит из чувствительной к нажиму поверхности и специальной ручки, учитывающей усилие нажима. Планшет часто используется дизайнерами в качестве электронной кисти.

Световое перо когда-то являлось основным устройством координатного ввода, но в последнее время фактически вышло из употребления – работа на вертикальной поверхности экрана неудобна по сравнению с работой с мышью или с планшетом.

Трекбол является аналогом мыши, в котором пользователь вращает пальцами шарик. Трекбол не требует места на столе для своего перемещения и широко применяется в ноутбуках.

Экран типа "touch screen" позволяет непосредственно нажимать пальцем или специальной палочкой (стилусом) на его поверхность. Такие экраны широко применяются в различных справочных системах, автоматах продажи билетов, банкоматах, а также в карманных компьютерах, где чувствительный экран заменяет собой клавиатуру.

Все эти устройства не позволяют напрямую вводить третью координату при работе с 3D графикой. Вопрос удобного и простого ввода трехмерных координат пока ждет своего решения [3].

1.3. Программные средства компьютерной графики

Программы для работы с растровой графикой можно разделить на три категории:

Программы для создания изображения - ряд графических редакторов, ориентирован непосредственно на процесс рисования. В них акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов. К простейшим программам этого класса относится графический редактор Paint, входящий в состав операционной системы Windows. Более профессиональной программой является Corel Painter.
Программы для обработки изображений - графические редакторы предназначенные не для создания изображений "с нуля", а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идей. Самыми популярными в этой области считаются Adobe Photoshop CS5, PhotoInstrument, Picture Publisher(входит в пакет Microsoft Offise).
Программы каталогизации изображений - эти программы позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации. Самой популярной в этой области программой является ACDSee.

Как и в случае с растровой графикой, для работы с векторной имеется огромное количество программных средств, освоение которых сложнее по сравнению с растровыми. К основным относятся программы:

CorelDraw - это профессиональный графический редактор с богатыми настройками и развитой системой управления.
Adobe Illustrator - основное достоинство программы в том, что она вместе с Adobe Photoshop и Adobe PageMaker образует достаточно мощный пакет для выполнения компьютерной верстки полиграфических изданий и разработки сложных документов.
Macromedia Freehand - один из самых дружественных и интуитивно понятных векторных редакторов. Программа отличается простотой системы управления и высоким быстродействием, но ее возможности несколько скромнее, чем у предыдущих редакторов [4].

Работа с фрактальной графикой - это скорее программирование, чем рисование. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений, путём математических расчётов. Фрактальная графика, является вычисляемой, но в отличие от векторной, никакие объекты не хранятся в памяти, а строятся по уравнению или системе уравнений.

Программные пакеты, позволяющие создавать трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны. Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты: такие как 3D Studio Max, Maya, Lightwave 3D, Softimage, Sidefx Houdini, Maxon Cinema 4D и сравнительно новые Rhinoceros 3D, Nevercenter Silo или ZBrush. Кроме того, существуют и открытые продукты, распространяемые свободно, например, пакет Blender (позволяет создавать 3D модели, c последующим рендерингом (компьютерной визуализацией)), K-3D и Wings3D.

ГОСТ

Аппаратные средства и программное обеспечение для работы с графикой — это набор методик и способов для компьютерной обработки графических изображений и преобразования в графику других информационных данных.

Введение

Под компьютерной графикой понимаются методы и способы, позволяющие преобразовать на компьютерном оборудовании информационные данные в графический формат или выполнить обратное преобразование. Результатом работы компьютерной графики может быть изображение, то есть графическая информация, которая делится на следующие виды:

Рисунки, то есть графические изображения, основой которых являются линии.
Чертежи, то есть контурные проекции реальных или проектируемых объектов.
Картины, то есть изображения, выполненные в полноценной палитре цветов.

Одним из свойств изображения является его разрешение. Этот параметр принято измерять в точках на дюйм (dpi) и его задают при формировании изображения в редакторе графики или при помощи сканера. Величина разрешения сохраняется в его файле и напрямую связана ещё с одним параметром, а именно с физическим размером изображения. Физический размер изображения может быть измерен пикселями или прямо в единицах длины, то есть миллиметрах, сантиметрах или дюймах.

Типы компьютерной графики

Существуют следующие типы компьютерной графики:

Графика растрового типа.
Графика векторного типа.
Графика фрактального типа.

Их отличают разные принципы построения изображения при выводе на экран дисплея или распечатке на принтере.

Растровым методом формирования изображения является представление его в форме прямоугольной матрицы, где все ячейки — это цветные точки. То есть, растровое изображение построено набором прямоугольных точек, именуемых растрами. Растровое изображение даёт максимум реалистичности, так как все мельчайшие участки оригинального изображения преобразуются в цифровой формат. Все точки цифрового изображения (пиксели) обладают только одним параметром, а именно цветом. Для хранения файлов с растровым изображением требуются значительные объёмы памяти, поскольку в них сохраняется информация о всех пикселях изображения. Уровень качества изображения в растровом формате зависит от его размера. Растровая графика используется при формировании мультимедийных и полиграфических изданий.

Готовые работы на аналогичную тему

Векторная графика является методом формирования изображений из набора отрезков прямых линий, дуг и так далее. В этом случае под вектором понимается набор данных, которые характеризуют определённый объект. Векторная графика составлена из набора контуров. Контуры составлены из одного или набора сопряжённых сегментов, которые ограничены узлами. Сегменты могут быть прямолинейной или криволинейной формы. Если контур замкнут, то он может обладать заливкой, которая делится на следующие виды:

Сплошная заливка.
Градиентная заливка.
Узорная заливка.
Текстурная заливка.

Векторные изображения могут быть сформированы в ручном режиме, но возможно также их получить преобразованием растрового изображения при помощи трассировки. Программные приложения для обработки векторной графики служат прежде всего для формирования иллюстраций и меньше для выполнения их обработки.

Фрактальная графика выполняется программными средствами, которые служат для автоматического формирования изображений при помощи математических расчётов. Формирование фрактального художественного изображения заключается не в том, чтобы что-то нарисовать или оформить, а именно в написании программы. Фрактальная графика, аналогично векторной, является вычисляемой, но имеет одно существенное отличие. Оно заключается в том, что в памяти компьютера не сохраняются какие-либо объекты. Изображение выстраивается согласно заданным уравнениям, и это означает, что хранить нужно только эти формулы и ничего больше. Если поменять в уравнении значения некоторых коэффициентов, то получится совсем иная картина. Возможность при помощи фрактальной графики создавать образы окружающей действительности путём вычислений часто применяется для автоматического формирования различных иллюстраций необычного содержания. Фракталом считается геометрическая фигура, которая состоит из фрагментов и может быть разделена на фрагменты. Каждый из этих фрагментов представляет маленькую примерную копию целого. Основным свойством фракталов является само подобие.

Аппаратные средства для работы с графикой

Одним из средств для работы с графикой является монитор. Точки на экране монитора построены ровными рядами. Этот точечный набор строк является графической сеткой или растром. Каждая точка считается пикселем, то есть, чем плотнее пиксельная сетка на мониторе, тем более качественным будет изображение. Размеры графической сетки могут быть представлены как произведение количества точек горизонтальной строки на количество таких строк, то есть это M×N.

Все пиксели на экране цветного монитора являются набором из трёх точек разных цветов, а именно, красного, зелёного и синего. Они располагаются очень близко друг к другу и человеческому глазу представляются единой точкой.

Модуль, который управляет работой графического монитора, называется видеоадаптером. В состав видеоадаптера входят две базовые части, это видеопамять и процессор дисплея. В видеопамяти хранятся данные о каждом экранном пикселе, она является электронным энергонезависимым запоминающим устройством. Процессор дисплея считывает из видеопамяти информацию о текущем изображении и осуществляет вывод этой информации на экран монитора.

Устройством ввода графической информации в компьютер является сканер. Сканер выполняет преобразование изображения, представленного, например, на бумажном носителе, в цифровой формат, который и заносится в память компьютера. Сканер был так назван согласно принципу его работы, так как, он выполняет построчное сканирование световым лучом изображения на листе.

Читайте также: