Основы компьютерной графики. Основы компьютерной графики
 Скачать 15.59 Kb.
|
|
Основы компьютерной графики Компьютерная графика – это специальная область информатики, изучающая методы и средства создания хранения и обработки изображений с помощью программно – аппаратных вычислительных комплексов. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Например: медицина (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), опытно - конструкторские разработки. Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применяющихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего большинства компьютерных систем. В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную. Растровая графика – базовым элементом изображения является точка, при этом особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. Разрешение измеряется в количестве точек на дюйм (dpi). Растровые редакторы применяются для обработки изображений, их ретуши, создания фотоэффектов и художественных композиций. Векторная графика – базовым элементом при создании изображения является линия. Линия описывается математически как единый объект, и поэтому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики, существенно меньше, чем в растровой графике. Такой подход характерен для чертежно-графических работ. Фрактальная графика – базовым элементом является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится, а изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные изображения, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты. Особое место занимает трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетается фрактальный, векторный и растровый способы формирования изображений. Трехмерная графика нашла широкое применение в таких областях, как научные расчеты, компьютерное моделирование физических объектов, инженерное проектирование. На стыке компьютерных, телевизионных и кинопроизводсвенных технологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации. Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математике, физике, химии, биологии, статистики, программировании и многих других. В свою очередь применение компьютерной графики позволяет развиваться многим наукам и отраслям производства. В данном курсе лекций нас будет интересовать та область компьютерной графики, которая позволяет создавать конструкторскую документацию. Во главе функционирования и развития многих отраслей производства стоит проектно - конструкторская деятельность. Любое промышленное изделие имеет два вида существования: внутри предприятия (от проектирования до изготовления) и вне его (с момента реализации и до истечения срока эксплуатации в конкретных условиях). Очевидно, что прежде чем изготовить некий материальный объект (автомобиль, станок, подшипник и т. д.), проектировщик (конструктор) должен наглядно изобразить этот объект, который предметно пока не существует, а является пока лишь продуктом его интеллектуальной деятельности. Техническое творчество тесно связанно с наукой и с производством. Конструктор обязан знать и использовать данные физических, математических и других научных дисциплин, при этом должен учитывать возможности современного производства. Кроме того, конструкторская деятельность тесно связанна с эстетическим восприятием окружающего мира, так как он обязан обеспечить своему изделию современный дизайн. Проектно - конструкторские разработки условно можно разделить на два этапа: эскизное проектирование и оформление. При эскизном проектировании (как правило, с использованием прототипов) определяется принцип действия разрабатываемого изделия, а при оформлении выполняется полный комплект документации для его изготовления. Процесс разработки, какого - либо изделия трудоемок и занимает большой промежуток времени. Появление на рынке достаточно дешевой микропроцессорной техники привело к возникновению Системы Автоматизированного Проектирования (САПР), основоположником которой является Айвен Сазерленд (Массачусетский технологический институт). Естественно, что в условиях жесткой конкуренции коллектив любого предприятия заинтересован в сокращении сроков проектирования, в качестве, в надежности, в безопасности, в эстетичности выпускаемой продукции. САПР обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными разработками: 1. Сокращается время выполнения чертежа. Конструктор, использующий САПР, может выполнять чертежи в среднем в три раза быстрее, чем, работая за кульманом. 2. Повышается точность выполнения чертежа. Точность чертежа, выполненного вручную определяется остротой зрения конструктора, точностью инструментов, толщиной карандаша и т. д. На чертеже, построенном с помощью программных средств, все размеры выдерживаются точно. 3. Повышается качество конструкторских документов. Качество изображения на обычных чертежах полностью зависело от мастерства конструктора, тогда как печатающие устройства вычерчивают линии, строго соблюдая определенную толщину, текст, четко обозначенный стандартом, независимо от индивидуальных способностей человека. Кроме того, качество документа повышается, так как не приходится пользоваться стиральной резинкой. 4. Возможность многократного использования чертежа, или его элементов. 5. Ускорение расчетов и анализа проектирования. В настоящее время существует много различных программ, позволяющих быстро и точно выполнять все проектные расчеты (прочностные, кинематические и т.п.), компоновку и технологические процессы сборки изделия. 6. Сокращение затрат на усовершенствование. 7. Современные программные средства, позволяют испытывать проектируемое изделие с помощью имитации на компьютере условий эксплуатации. |