Виды компьютерной графики

1.

Повторим пройденное
Когда и кем был разработан первый язык алгоритмизации КГ?
Из какой организации вышли Кэтмелл, Уорнок и Кларк?
Когда была выпущена первая компьютерная игра с
графическим интерфейсом? Что это за игра?
Когда был введён термин «компьютерная графика»? Что этому
способствовало?
На каком приборе впервые выводились экспериментальные
изображения?
1

2.

Исторический экскурс(1970-е)
1976 – фильм Futureworld(анимация лица и рук)
Растровые дисплеи
Персональные компьютеры, развитие периферийных устройств
2

3.

1980-е
1981, IBM, графический адаптер CGA(Color Graphics Adapter)
1984, EGA(Enhanced Graphics Adapter)
3

4.

1980-е
1986-1990, технология Multimedia
1987, VGA(Video Graphics Array)
4

5.

1990-е
1992, OpenGL(Open Graphics Library), открытое графическое API
1995, DirectX
5

6.

Виды компьютерной
графики.
6

7.

Компьютерная графика
Двухмерная
Растровая
Векторная
Фрактальная
Трёхмерная
7

8.

Растровая графика
Растр – двумерный массив цветовых точек(пикселей)
Разрешение (A px×B px)
8

9.

Практическая задача
Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать,
чтобы можно было сохранить любое растровое изображение
размером 128×128 пикселей при условии, что в изображении могут
использоваться 256 различных цветов?
I=i*a*b, I – инф.объём изображения(в битах), i – вес 1
пикселя(в битах), a*b – разрешение изображения
i
2 =N,N – количество цветов в палитре
9

10.

Растровая графика
Преимущества
Фотографическое качество, высокая цветопередача
Простота использования и редактирования
Недостатки
Размер выделяемой памяти
Искажение при масштабировании/повороте
10

11.

Векторная графика
Множество опорных точек и кривых
Описание математическими формулами вместо пикселей
11

12.

Векторная графика
Преимущества
Масштабирование без потерь
Малый размер занимаемой памяти
Удобство редактирования как всего изображения, так и деталей
Недостатки
Сложно добиться фотографического качества и плавного
перехода цветов
12

13.

Фрактальная графика
Fractus – «состоящий из фрагментов» (Мандельброт, 1975)
Самоподобие
«Фрактальный» треугольник
Алгоритмическое описание рекурсивными ф-ями
13

14.

Трёхмерная графика
Этапы создания 3D-изображения
Моделирование
Текстурирование
Настройка освещения
Создание анимации
Рендеринг
Композитинг/компоновка
14

15.

Простейшие
математические
операции в КГ.
Трёхмерные
преобразования.
15

16.

Общий вид матрицы преобразования
3х3
a b
c d
m n
p
q
s
a, b, c, d – масштабирование, сдвиг и
вращение
m, n – перенос(двумерное смещение)
p, q – проецирование
s – полное масштабирование
16

17.

Композиция двухмерных преобразований.
Поворот вокруг произвольной точки
17

18.

Композиция двухмерных преобразований.
Масштабирование относительно точки
18

19.

Композиция двухмерных
преобразований
19

20.

Трёхмерные преобразования
Все результаты, полученные для плоского изображения,
необходимо распространить на пространственное. С учетом
этого введём снова однородные координаты. Тогда точка в
трёхмерном пространстве [x y z] представится четырёхмерным
вектором [x y z 1] или [X Y Z H].
20

21.

Трёхмерные преобразования.
Обобщённая матрица преобразования
1
2
3
4
1 – линейное преобразование
2 – проецирование(преобразование в
перспективе)
3 – перенос
4 – полное масштабирование
21

22.

Трёхмерные преобразования
Полное преобразование, полученное путем воздействия на
вектор положения матрицей 4×4 и нормализации
преобразованного вектора, будем называть билинейным
преобразованием.
22

23.

Трёхмерные преобразования.
Частичное масштабирование
23

24.

Трёхмерные преобразования.
Общее масштабирование
24

25.

Трёхмерный сдвиг
25

26.

Трёхмерные вращения.
Частные случаи
Поворот на угол θ
вокруг оси х
Поворот на угол ψ
вокруг оси z
Поворот на угол Ф
вокруг оси у
26

27.

Трёхмерные вращения.
Частные случаи
27

28.

Трёхмерные вращения.
Частные случаи
Порядок вращения влияет на результат!
28

29.

Отображение в пространстве
Относительно плоскости:
xy
yz
xz
29

30.

Отображение в пространстве
30

31.

Пространственный перенос
= [(x + l) (y + m) (z + n)]
31

32.

Трёхмерное вращение вокруг
произвольной оси
Если ось, вокруг которой выполняется вращение, проходит через
точку A=[l m n 1], то матрица преобразования определяется
следующим выражением:
32

33.

Трёхмерное вращение вокруг
произвольной оси. Матрица вращения
θ – угол поворота; n1, n2, n3 – направляющие косинусы вращения
33