Компьютерная графика. Технические средства компьютерной графики

История компьютерной графики

• Первоначально результатами работы ЭВМ были числа на бумаге.

• Со временем появились рисунки в режиме символьной печати.

• Со временем появились новые устройства вывода информации:

• графопостроители (плоттеры),
• графические дисплеи,
• принтеры цветной печати совершенствовалось и программное обеспечение.

Основные области применения компьютерной графики:

• В науке - научная графика.
• Бухгалтерия, экономика, статистика – деловая графика.
• В работе конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники - конструкторская графика.
• Рисование и черчение на экране компьютера – иллюстративная графика.
• Рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки – художественная и рекламная графика.
• Получение движущихся изображений на экране дисплея - компьютерная анимация.

Научная графика

• Это направление появилось первым.
• Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати.
• Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге.
• Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.
• Назначение научной графики - наглядное изображение объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов.

Деловая графика

• Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы.
• Назначение деловой графики - создание иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений.

Конструкторская графика

• Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей, прогнозировать последствия, к которым могут привести изменения конструкции.
• Назначение конструкторской графики – использование в работе инженеров-конструкторов и изобретателей для создания чертежей.

Иллюстративная графика

• Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера.
• Программные средства, позволяющие человеку использовать компьютер для произвольного рисования, черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, линеек и других инструментов, относятся к иллюстративной графике.

Художественная и рекламная графика

• Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации.
• Отличительной особенностью графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и "движущихся картинок".

Компьютерная анимация

• Получение движущихся изображений на ЭВМ называется компьютерной анимацией. Слово "анимация" обозначает "оживление ” . Рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

Что такое растр?

• Растр — сетка, решетка. В полиграфии — техническое устройство, прозрачная пленка с нанесенными на нее тонкими линиями в прямую или косую клетку.
• Растр (оптика) — решётка для структурного преобразования направленного пучка лучей света.

Пуантилизм

• Человеческое зрение устроено так, что воспринимает изображение, состоящее из отдельных точек, как единое целое. Эту особенность зрения с давних пор использовали художники.
• В XIX веке во Франции возникла техника живописи, которую назвали пуантилизмом : рисунок составлялся из разноцветных точек, наносимых кистью на холст.

На этой технологии основана технология полиграфической печати при изготовлении различного рода печатной продукции: газет, журналов, книг.

Растровый принцип вывода изображений

• Точки на экране компьютера выстроены в ровные ряды. Совокупность точечных строк образуют графическую сетку или растр.

• Одна точка носит название пиксель (picture element). Чем гуще сетка пикселей на экране, тем лучше качество изображения.

Размер графической сетки (растра)

• Размер графической сетки обычно представляется в форме произведения числа точек в горизонтальной строке на число строк.
• 640 х 480
• 1024 х 768
• 1280 х 1024
• Размер графической сетки называется разрешением экрана .
• Размер экрана монитора принято измерять по длине диагонали в дюймах. Один дюйм — это 2,54 сантиметра. Дюймы обозначают двойным штрихом вверху.

Видеокарта (видеоадаптер)

• Видеоадаптер – устройство, управляющее работой дисплея.
• Видеоадаптер состоит из двух частей:
• Видеопамять – предназначена для хранения двоичного кода изображения, выводимого на экран;
• Дисплейный процессор – читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ней управляет работой дисплея.

Устройства вывода графической информации

• Важнейшим устройством отображения информации является монитор.
• Мониторы бывают: 1. Мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) ; 2.Мониторы на основе жидких кристаллов (ЖК) .

Мониторы на основе ЭЛТ

• На экране электронно-лучевого монитора изображение выводится по “строчкам”, которые рисует электронный луч, пробегая по экрану.
• Принцип работы таких мониторов заключается в том, что испускаемый электронной пушкой пучок электронов, попадая на экран, покрытый люминофором, который вызывает его свечение.

Как получается черно-белое изображение

• На черно-белом экране пиксель, на который падает электронный луч, светится белым цветом. Неосвещенный пиксель – черная точка. При изменении интенсивности электронного потока получаются промежуточные серые тона (оттенки).

Как получается цветное изображение

• Наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый(Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов.
• Каждый пиксел на цветном экране - это совокупность трех точек разного цвета: красного, зеленого и синего. Эти точки расположены так близко друг к другу, что нам они кажутся слившимися в одну точку.

Мониторы ЖК

• Экран жидкокристаллического монитора представляет собой матрицу, каждый элемент которой — жидкий кристалл (как в электронных часах). Каждый пиксель ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.

Кристаллы освещаются специальными лампами. Под действием электрических сигналов кристаллы меняют свои оптические свойства, моделируя на экране элементы изображения.

Достоинства

ЭЛТ

ЖК

хорошее качество изображения;

отсутствие вредного излучения;

сравнительно невысокая цена.

занимает мало места;

потребляет мало электроэнергии.

Недостатки

Вредное воздействие на здоровье

высокая стоимость

не очень качественная цветопередача

Устройства ввода изображения в компьютер

• Сканер позволяет ввести в компьютер изображение: фотографию, страницу журнала, книги, рукопись.
• Сканирование выполняется при помощи светового луча. Источник света перемещается вдоль оригинала, считывая изображение.

Другие устройства ввода

• Изображение в компьютер может вводиться с цифрового фотоаппарата и с цифровой видеокамеры . Фотографии и видеофильмы в этих устройствах сохраняются в виде двоичного кода на магнитных дисках. Затем, используя кабельное соединение, их можно переписать на компьютерный диск.