Основные функциональные возможности современных графических систем реферат

Обновлено: 02.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Характеристика современных графических систем

В числе современных графических систем можно выделить следующие типы программных средств:

Графические редакторы для работы с растровой графикой(например, Paint в составе стандартных средств Windows ).

Графические пакеты для работы с деловой графикой векторного типа(например, MicrosoftVisio ).

Графические программы для работы с фотоизображениями(например, Photoshop ).

Профессиональные программные системы для работы с трёхмерной графикой(например, 3 dsMax ).

Графические библиотеки для программирования графических приложений(например, OpenGL ).

Рассмотрим более подробно программную систему 3 dsMax .

3 dsMax – это полнофункциональная профессиональная программная система для работы с трёхмерной графикой, разработанная компанией “ AutodeskMedia & Entertainment ”. Работает в операционных системах MicrosoftWindows и WindowsNT (как в 32-битных, так и в 64-битных).

Программа предназначена для художников, дизайнеров, архитекторов, работающих в телевидении, кино, при разработке компьютерных игр, дизайне интерьера, техническом дизайне, рекламе для трёхмерного моделирования, анимации и визуализации.

Импорт данных из AutoCAD 2008, AutoCADArchitecture 2008 и RevitArchitecture 2008 в формате DWG еще более расширяет возможности этой программы. В дополнение – полная совместимость с Photoshop и Illustrator , упрощающая процесс доработки текстурных карт. Намного ускоряет работу возможность работы со сценами из десятков тысяч объектов и расчет визуализации на нескольких компьютерах.

В 3 dsMax реализована система реалистичного моделирования волос, меха, одежды, двуногих персонажей; моделирование тел, учитывающее внешнее воздействие на них; моделирование системы частиц и управление её поведением.

3 dsMax располагает обширными средствами по созданию разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей реальных или фантастических объектов с использованием разнообразных механизмов, включающих:

моделирование на основе неоднородных рациональных B -сплайнов ( NURBS );

моделирование на основе порций поверхностей Безье;

моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов.

Разработанные в программе 3 dsMax объекты могут быть экспортированы в графические приложения, создаваемые, например, в среде Visual С++.

Эволюция графических стандартов естественно отражает процесс развития средств КГ - от векторной графики до систем виртуальной реальности.

В основе разработки графических стандартов лежит принцип виртуальных ресурсов, позволяющий разделить графическую систему на несколько слоев - прикладной, базисный и аппаратнозависимый. При этом каждый слой является виртуальным ресурсом для верхних слоев и может использовать возможности нижних слоев с помощью стандартизованных программных интерфейсов. Кроме того, графические системы могут обмениваться информацией с другими системами или подсистемами с помощью стандартизованных файлов или протоколов. В соответствий с этими соображениями первоначально были выделены три основных направления стандартизации - базисные графические системы, интерфейсы виртуального устройства, форматы обмена графическими данными.

Стандартизация базисных графических систем направлена на обеспечение мобильности прикладных программ и основана на концепции ядра, содержащего универсальный набор графических функций, общих для большинства применений.

Наиболее известными проектами по стандартизации базисных систем являются Core System, GKS, GKS-3D, PHIGS, PHIGS+. Основное направление развития этих проектов заключалось в усилении изобразительных возможностей для визуализации геометрических объектов (2D, 3D, удаление скрытых линий и граней, полутоновая закраска, текстурирование и пр.). Стандарт на базисную графическую систему включает в себя функциональное описание и спецификации графических функций для различных языков программирования.

Концепция виртуального устройства начала разрабатываться с момента появления аппаратно-независимых графических систем. Интерфейс виртуального устройства разделяет аппаратно-зависимую и аппаратно-независимую части графической системы. Он обеспечивает заменяемость графических устройств (терминальную независимость), а также возможность работы с несколькими устройствами одновременно. Интерфейс виртуального устройства может существовать в форме программного интерфейса и/или протокола взаимодействия двух частей графической системы. Наиболее четко концепция виртуального устройства представлена в проекте CGI.

Развитие этой концепции совпало с активным перемещением графических средств на персональные компьютеры и графические станции. При этом основными интерактивными устройствами стали растровые дисплеи, а устройствами для получения твердых копий - растровые принтеры. Это привело к необходимости выделения отдельного набора растровых функций, позволяющих использовать функциональные возможности растровых устройств.

Дальнейшее развитие растровых функций связано с появлением многооконных графических систем Х Window и MS Windows (а также NeWS и Display Postscript), обеспечивших удобные средства для манипулирования растровыми изображениями. Эти средства явились основой для развития систем обработки изображений и для организации эффективного многооконного пользовательского интерфейса с использованием меню, диалоговых панелей, полос просмотра и пр. Отметим, что традиционные средства вывода геометрических примитивов (линий, дуг, многоугольников) и текстов также имеются в этих системах.

Сегодня, наиболее развитые проекты РЕХ и OpenGL неплохо совмещают основные достижения как геометрического так и растрового направления.

Существующие на сегодняшний день системы компьютерной графики (пакеты прикладных программ, работающие с графическими изображениями), можно классифицировать:

Пакеты векторной статической двухмерной графики (Adobe Illustrator, Corel DRAW и др.)

Пакеты векторной динамической (анимационной) двухмерной графики (Autodesk Animator Pro, Adobe (Macromedia) Flash и др.)

Пакеты растровой статической двухмерной графики (Paint, Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint, Microsoft PhotoDraw и др.)

Пакеты растровой динамической (анимационной) двухмерной графики (Ulead GIF Animator, PhotoGif Animator, Adobe ImageReady и др.)

Универсальные пакеты трехмерной графики (3D Studio MAX, Ray Dream Studio 3D и др.)

Пакеты просмотра и преобразования форматов графических файлов (Graphics WorkShop, FlashView, Picture View и др.).

Большинство систем компьютерной графики имеют следующие функциональные возможности:

создание и редактирование графических изображений;

моделирование различных кистей (карандаш, рука, уголь, аэрограф и др.) и материалов (акварели, масла и др.);

применение различных видов заливки и теневых эффектов;

моделирование 2-х и 3-мерных объектов;

создание текстовых объектов и работа с ними и т.д.

Презентация – (слайд-фильм по определенной тематике, выполненный в едином стиле и хранящийся в едином файле) — это электронный документ комплексного мультимедийного содержания с возможностями управления его воспроизведением (демонстрацией).

Средства разработки динамических презентаций развиваются по двум направлениям:

для профессионалов: Visual Reality for Windows фирмы Visual Software, Astound фирмы Gold Disk.

Все системы создания презентаций поддерживают анимацию, работу со звуком, видео и другие возможности мультимедиа.

Имеют функциональные возможности: наличие готовых образцов презентаций; стандартные и художественные средства обработки текста; возможность создания объектов различного типа (таблицы, графики, диаграммы и пр.); широкий спектр фонового оформления; встроенная поддержка мультимедиа-возможностей;

GKS - стандарт ISO на базисную графическую систему. Впервые опубликован в 1982 году. Принят в качестве международного стандарта в 1985 году. Разработаны спецификации GKS для языков С, Fortran, Pascal, Ada. В соответствии или с учетом стандарта GKS разработано большое количество графических систем, например GKS-3D и PHIGS.

Функции управления обеспечивают работу с несколькими логическими рабочими станциями ввода/вывода. Одной из категорий рабочих станций является метафайл. Поддерживается таблица состояния системы, а также таблицы конфигурации и состояния рабочих станций. Имеется более 100 функций опроса возможностей и текущего состояния системы.

Функции вывода поддерживают шесть примитивов - ломаная линия, набор маркеров, заполненная область, текст, массив ячеек и обобщенный графический примитив. Более 30 функций управления атрибутами (линий, маркеров, заполнения и текста) обеспечивают индивидуальное изменение атрибутов и объединение их в группы, связанные с рабочими станциями. Преобразование координат двухступенчатое - нормализация и преобразование рабочей станции.

Поддерживается сегментация. Атрибуты сегментов - видимость, укайуемость, выделенность, приоритет, преобразование. Сегменты могут копироваться на рабочую станцию, удаляться, включаться в другие сегменты.

Растровые функции отсутствуют. Используемая цветовая модель - индексированная таблица RGB (Red-Green-Blue).

Функции ввода поддерживают логические устройства ввода координат, линий, чисел, текстовых строк, а также устройства выбора и указания. Устройства ввода могут работать в режимах запроса, опроса и обработки событий.

MGKS или MiniGKS - сокращенные варианты GKS без сегментации и с минимальным количеством функций опроса. Эти проекты прошли мимо внимания разработчиков стандартов но были поддержаны многими разработчиками конкретных графических систем.

GKS-N или New GKS, проект обсуждавшийся в ISO (1989 год) направлен на улучшение функциональных характеристик GKS. Заметно явное влияние проекта CGI. Последующих публикаций не было.

PostScript (Adobe Systems, 1985) - язык описания страниц для растровых печатающих устройств. Отличительная особенность - широкие изобразительные возможности при минимальном наборе графических функций. Множество графических систем и настольных издательских систем поддерживают PostScript. Некоторые производители лазерных принтеров обеспечивают его аппаратную поддержку. PostScript использован для выполнения графических функций в многооконных системах NeWS и Display PostScript. Привлекательные свойства этого языка способствовали появлению его трехмерных расширений.

Широкие изобразительные возможности языка PostScript обеспечены понятием траектории (path), которая может быть составлена из линий, дуг, сегментов кривой Безье и текстовых символов. В процессе вывода траектории могут подвергаться произвольным линейным преобразованиям. Замкнутые траектории могут быть закрашены, заполнены растровым образцом (pixmap) или заштрихованы другими траекториями. Заполнение может производится по различным правилам (even-осЫ, nonzero-winding-number). Линии могут быть различного типа, переменной толщины и иметь скругления в точках соединения. Работа с текстами происходит на основе богатой библиотеки шрифтов. Поддерживается несколько цветовых моделей - RGB, CMY (CyanMagenta- Yellow) и HSV (Hue-Saturation-Value).

CGI - проект стандарта (ISO, 1986) на интерфейс виртуального устройства. На стадии обсуждения этот проект фигурировал в публикациях под названием VDI. CGI ориентирован не на прикладных, а на системных программистов, занимающихся разработкой графических систем. Функциональные возможности CGI сформированы с учетом разработанных ранее проектов GKS и CGM (Computer Graphics Metafile). Заметно влияние проектов PostScript и Х Window System.

Функции вывода поддерживают работу с линиями, многоугольниками, прямоугольниками, маркерами, текстами, дугами, секторами и сегментами круга и эллипса, а также замкнутыми фигурами, составленными из этих примитивов. Замкнутые объекты могут закрашиваться, заштриховываться или заполняться растровым образцом. Набор атрибутов CGI аналогичен набору атрибутов GKS. Конвейер преобразования ограничен преобразованием рабочей станции.

Функции сегментации аналогичны имеющимся в GKS.

Растровые функции поддерживают работу с отображаемыми и виртуальными битовыми картами. Первые являются частью видеопамяти устройства. Вторые могут быть полноцветными или двухцветными матрицами пикселов в неотображаемой памяти. Двухцветные виртуальные битовые карты могут служить в качестве маски для операции заполнения областей, а также для задания символов, маркеров, курсоров и пр. Атрибутами карт являются прозрачность, основной и фоновый цвет. Введены различные режимы наложения цветов при выводе пикселов (and, or, xor, . ).

Функции ввода аналогичны имеющимся в GKS с некоторыми дополнениями. Введено понятие триггера, позволяющего установить режим срабатывания отдельных устройств в зависимости от некоторого события. Более четко, определены понятия подсказки, эха и подтверждения. Введены два новых логических устройства ввода - растровая область и обобщенное устройство ввода.

Х Window System - многооконная графическая система, разработанная в Массачусетском Технологическом институте. Первые публикации появились в 1986 году. Одна из основных целей разработки - обеспечение сетевой прозрачности и возможности использования широкого спектра цветных и монохромных графических станций.

Система разделена на две части, клиент и сервер, взаимодействующие с помощью Х-протокола. Прикладному программисту предоставлена библиотека базисных функций Х Lib и надстроенная над ней библиотека инструментальных средств Х Toolkit. Функции управления обеспечивают возможность манипулирования системой окон и контроля за действиями пользователя. Параметры графических функций включают в себя идентификаторы дисплея и окна, а также графический контекст, содержащий значения атрибутов и другие параметры отображения.

Функции вывода обеспечивают изображение точек, линий, дуг, окружностей, прямоугольников, а также заполнение многоугольников, секторов, сегментов и прямоугольников. Аналогично языку PostScript имеются атрибуты, определяющие способ скругления ломаных линий и правило заполнения. Функции вывода текстов поддерживаются богатой библиотекой шрифтов. Конвейер преобразования координат отсутствует.

Структуризация или сегментация данных не поддерживается.

Растровые функции обеспечивают широкие возможности для манипулирования с битовыми и пиксельными матрицами (Bitmap, Pixmap). Кроме того, пиксельные матрицы могут использоваться в качестве образца заполнения, а битовые - в качестве маски отсечения. Используемая цветовая модель - RGB.

Функции ввода на базисном уровне обеспечивают развитый механизм обработки событий, от мыши и клавиатуры. Функции более высокого уровня (Х Toolkit и библиотека виджетов) обеспечивают работу с меню, диалоговыми панелями, полосами просмотра и пр.

Microsoft Windows - многооконная надстройка над операционной системой MS DOS на IBM РС. Версия Windows NT трансформировалась в полноценную операционную систему. Обеспечивает многозадачный режим. Графические функции системы аналогичны имеющимся в Х Window, однако в параметрах функций нет идентификатора дисплея. Поддерживается метафайл.

NeWs (Sun Microsystems, 1987) и Display Postscript (Adobe Systems,1990) - многооконные графическиесистемы, в основе которых лежит PostScript. Обладают эффективными графическими возможностями, унаследованными от языка PostScript. В системе NeWS появились 3D траектории.

Не ясен вопрос. Графической системой могут являться как особенности написания слов, так и компоненты компьютера (видеокарта, монитор) .
Так что уточняйте вопрос.

Графические системы класса 2D

Растровые функции отсутствуют. Используемая цветовая модель - индексированная таблица RGB (Red-Green-Blue).

Читайте также: