Алгоритмы заполнения области экрана Контрольные вопросы ГЛАВА 10. <...> Можно считать, что в настоящее время в основном сформировалась новая самостоятельная отрасль информационной науки (information science) – компьютерная графика (ранее было принято название «машинная графика»). <...> Машинная графика, в отличие от когнитивной, имеет дело с графическими изображениями как таковыми, с процессом ввода в решающее устройство, преобразования в нем и визуализации при выводе на выходные устройства самого графического изображения, а не знания, в него закладываемого и из него извлекаемого. <...> Машинная графика требует знаний математического аппарата проективной геометрии, теории поверхностей, приближенного представления фигур и поверхностей сплайн-функциями, теории вещественных функций и т.д. <...> Машинная графика проблем содержания изображения не ставит. <...> В зависимости от области применения различают понятия элементов растрового изображения: пиксел – при ссылке на отдельный элемент растрового изображения; видеопиксел – при ссылке на элемент изображения на экране дисплея; 36 точка – при ссылке на отдельную точку, созданную устройством печати. <...> Пиксел – мельчайший элемент растрового изображения строго определенного размера и формы (чаще всего используют пикселы прямоугольной формы). <...> В качестве линии на растровой сетке выступает набор пикселов P ,P ,. <...> При визуализации векторных представлений ввиду того, что большинство устройств отображения являются растровыми, необходимо конвертировать их в растровое представление, то есть вычислить цвет соответствующих пикселов на основе параметрической информации о примитивах. <...> GKS (Graphical Kernel System) – набор базовых функций для 2D аппаратно-независимой машинной графики. <...> GKS-3D (Graphical Kernel System for 3 Dimensions) – расширение GKS для поддержки базовых функций в 3D. <...> PHIGS (Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System) – набор базовых функций 3D-графики аналогичный GKS-3D, но в отличие от него, ориентированный на непосредственный <...>
Информатика_учебник_для_вузов._В_3_ч._Ч._3._Методы,_модели_и_средства_обработки_графической_информации._В_2-х_книгах._Книга_1._Под_общей_научной_редакцией_А.П._Фисуна,_В.А._Минаева,_И.С._Константинова,_А.В._Коськина,_В.А.Зернова_(Рекомендован_УМО_вузов_Российской_Федерации).pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНФОРМАТИКА
Часть 3
Методы, модели и средства обработки
графической информации
Книга 1
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов
Российской Федерации по образованию в области историкоархивоведения
в
качестве учебника для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальностям
090103 «Организация и технология защиты информации»
и 090104 «Комплексная защита объектов информатизации»
Орел 2009
Стр.1
УДК 002.6-027.21+004.92](075)
ББК 32.81я7
И74
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор учебно-научного комплекса
«Автоматизированные системы и информационные технологии»
Академии Государственной противопожарной службы МЧС России
Н.Г. Топольский,
доктор физико-математических наук, декан факультета «Компьютерные
системы и информационные технологии» Российского нового университета
А.С. Крюковский
И74 Информатика. В 3 ч. Ч. 3. Книга 1. Методы, модели и
средства обработки графической информации: учебник для
вузов / А.П. Фисун, В.А. Минаев, И.С. Константинов, А.В.
Коськин, В.Т. Еременко, В.А. Зернов, ЮА. Белевская, С.В.
Дворянкин; под общей научной редакцией А.П. Фисуна, В.А.
Минаева, И.С. Константинова, А.В. Коськина, В.А.Зернова. –
Орел: ОрелГТУ, ОГУ, 2009. – 340 с.
ISBN 978-5-93932-309-3
В учебнике рассмотрены теоретические основы компьютерной
графики, ее методологический базис.
Системно изложены фундаментальные знания о составной части
теоретических основ информатики – методологии обработки графической
информации и визуализации данных, являющейся научным
базисом разработки новых информационных технологий и современных
информационных телекоммуникационных систем.
Материал рассчитан на специалистов и ученых, а также на широкий
круг читателей и студентов, обучающихся в области новых
информационных технологий, информационных телекоммуникационных
систем, информационной безопасности объектов информатизации
и других социотехнических систем информационной сферы.
УДК 002.6-027.21+004.92](075)
ББК 32.817
ISBN 978-5-93932-309-3
ОрелГТУ, 2009
ОГУ, 2009
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1
ВВЕДЕНИЕ В КОМПЬЮТЕРНУЮ ГРАФИКУ 9
ГЛАВА 1. КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА КАК НАУЧНОЕ
НАПРАВЛЕНИЕ И УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА
9
1.1. Объект, предмет, цели, задачи компьютерной графики 9
1.2. Цели, структура и содержание учебной дисциплины
«Компьютерная графика»
Контрольные вопросы
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ
В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
2.1. Основные понятия и определения компьютерной
графики
2.2. Классификация графического представления
информации
2.3. Особенности психофизиологического восприятия
графической информации
2.4. Общая модель процесса обработки графической
информации
2.5. Обоснование необходимости стандартизации
в области компьютерной графики
2.6. Международная деятельность по стандартизации
в области компьютерной графики
2.7. Направления стандартизации в области
компьютерной графики
2.8. Стандарты базовой графической системы
Контрольные вопросы
ГЛАВА 3. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ
АППАРАТНЫХ И ПРОГРАММНЫХ
СРЕДСТВ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
3.1. Обобщенная организация системы компьютерной
графики
3.2. Классификация аппаратных средств компьютерной
графики
3.3. Устройства ввода
3.4. Системы и устройства вывода
3.5. Программные средства компьютерной графики
3
15
35
36
36
41
42
47
49
50
51
55
62
63
63
65
72
85
103
6
Стр.3
Контрольные вопросы
ГЛАВА 4. СТРУКТУРЫ ДАННЫХ. СПОСОБЫ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ
И ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
4.1. Структуры данных и их представление в ЭВМ
4.2. Место структур данных в процессе синтеза
изображений
4.3. Двухмерные геометрические модели
4.4. Трехмерные геометрические модели
4.5. Представление графических изображений
Контрольные вопросы
РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИНТЕЗА
ИЗОБРАЖЕНИЙ
ГЛАВА 5. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИНТЕЗА
ИЗОБРАЖЕНИЙ
5.1. Постановка задачи синтеза изображений
5.2. Классификация моделей в компьютерной графике
5.3. Общая модель синтеза изображений
5.4. Методы синтеза фотореалистичных изображений
Контрольные вопросы
Глава 6. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
ПРОСТЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ФОРМ
6.3. Модель многоугольника
6.4. Полигональная модель пространственного объекта
6.5. Модели кривых
6.6. Модели криволинейных поверхностей
Контрольные вопросы
7.3. Унифицированная модель преобразований
7.4. Комбинация преобразований
Контрольные вопросы
136
136
136
138
145
147
153
6.1. Параметрическое описание геометрических объектов 154
6.2. Модель прямой
154
156
160
162
169
192
Глава 7. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 209
7.1. Простейшие аффинные преобразования
7.2. Преобразования деформации
208
209
213
215
219
222
106
107
107
111
112
114
127
134
4
Стр.4
ГЛАВА 8. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ИЗОБРАЖЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ТЕЛ
8.1. Особенности отображения и восприятия пространства
на плоскости
8.2. Общая модель получения изображения модели.
Камера Обскура
8.3. Отображение объектов в пространство изображений.
Классификация видов проекций
8.4. Математические модели проективных преобразований
Контрольные вопросы
ГЛАВА 9. РАСТРОВЫЕ АЛГОРИТМЫ
9.1. Построение отрезка
9.2. Построение многоугольников
9.3. Построение окружности
9.4. Алгоритмы заполнения области экрана
Контрольные вопросы
ГЛАВА 10. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ УДАЛЕНИЯ
НЕВИДИМЫХ ЧАСТЕЙ ОБЪЕКТА
10.1. Классификация методов удаления невидимых
частей объекта
10.2. Алгоритмы отсечения отрезков
10.3. Алгоритмы отсечения многоугольников
10.4. Трехмерное отсечение
10.5. Удаление нелицевых граней (алгоритм Робертса)
10.6. Метод Z-буфера
10.7. Алгоритм разбиения области Варнока
10.8. Другие алгоритмы удаления невидимых частей
Контрольные вопросы
ГЛАВА 11. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОСВЕЩЕННОСТИ И ЦВЕТА
11.1. Классификация и характеристики источников
освещения
11.2. Характеристики основных типов поверхностей.
Модели освещенности
11.3. Модели тонирования
11.4. Основы теории цвета
Контрольные вопросы
ЛИТЕРАТУРА
223
223
224
227
233
244
245
245
251
252
254
262
263
263
265
272
277
278
282
284
286
292
294
295
305
307
316
327
328
5
Стр.5