История развития и области применения компьютерной графики

1.

Лекция 1
• История развития и области
применения КГ
• Виды КГ
• Свет и цвет в КГ. Цветовые
модели.

2.

• В.Верстак, С.Бондаренко,
М.Бондаренко. 3dsMax8 [на 100%].
Питер, 2007.
• Ю.А.Шпак. 3dsMax9 Океан из капель.
Москва, 2007.
• А.С.Стиренко 3dsMax9 Самоучитель.
Москва, 2008.
• intuit.ru - Основы 3ds Max 2009

3. Компьютерная графика

это наука, предметом изучения которой является
создание, хранение, обработка моделей и их
изображений на ПК (раздел информатики, который
занимается проблемами получения изображений
на ПК: рисунков, чертежей, мультипликаций и т.д.)
Задачи:
• создание 3-х мерного изображения;
• визуализация изобр.;
• действия с изобр. (поворот, масштабирование,
перемещение и т.д.)
-

4.

КГ выполняет автоматизацию процессов
подготовки, преобразования, хранения и
отображения графической информации с
пом. компьютера.
Графическая информация – это модели
объектов и их изображения.
Если пользователь может управлять
характеристиками объектов, то говорят про
интерактивную компьютерную графику.

5. История развития КГ

•1930 г.- США В.Зворыкин создал ЭЛТ,
что впервые позволило получить на
экране
движущиеся
механические
частицы;
1951г.
в
Массачусетском
технологическом институте для системы
противовоздушной
обороны
военноморского
флота
США
разработано
первый дисплей для компьютера
“Вихрь” (Джей Форрестер);
1961 г. студент Стив Рассел создал
первую комп. видеоигру Spacewar.
Первая анимация;

6.

1962 г. Айвен Сазерленд (МТИ) создал
программу
компьютерной
графики
“Блокнот”;
В конце 70-х для космич. пром. появились
летные тренажеры, основанные на комп.
графике;
1982 г. фильм “Трон”, в котором впервые
использовались кадры, синтезированные
на компьютере.
1990 г. методы КГ - основной инструмент
организации диалога “человек-комп.”

7. Области применения комп. графики

• Промышленность- комп. моделирование
процессов с графическим отображением
происходящего
на
экране.
Наприм.,
разработка
новых
автомобилей
происходит на комп. от стадии первичных
эскизов внешнего вида корпуса автом. до
рассмотрения поведения деталей автом. в
различных дорожных условиях;
• Медицина – комп. томографы, позволяющие
заглянуть
внутрь
тела
и
поставить
правильный диагноз

8.

• Архитектура
системы
автоматизир.
проектирования
(AutoCad)
позволяет
сделать полный проект здания;
• Химики изучают сложные молекулы
белков, пользуясь средствами комп.
отображения данных;
• Телевидение и кинематография;
• Современные операционные системы
работают в графическом режиме

9. Виды комп. графики

Отличаются принципами формирования
изображения при отображении на экране
монитора

10. Растровая графика

Комп. растровое изображение
представляется в виде прямоугольной
матрицы, каждая ячейка которой - цветная
точка.
Осн. елем. растрового изображения является
точка. Если изображение экранное, то точка наз.
пикселем (от англ. pixel - picture element).

11.

Создается:
фотоаппаратами,
сканерами,
в растровом редакторе,
путем экспорта из векторного редактора.
Преимущества: позволяет создать
практически любой рисунок, независимо от
сложности.
Недостатки: большой размер файлов в
простых изображениях.

12. Векторная графика

Основным логическим элементом явл.
геометрический объект.
В качестве объекта принимаются простые
геометрические фигуры (т.н. примитивы прямоугольник, круг, эллипс, линия).
Благодаря этому форму, цвет, положение объектов
из которых состоит изображение, м. описывать с
помощью математических формул.

13. Простейшими объектами явл.: Точка - М (x,y) Прямая - y=kx+b Отрезок прямой - a(M;P) Кривая второго порядка x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5=0 Кривая третьего порядка x3+a1y3+a

Простейшими объектами явл.:
Точка - М (x,y)
Прямая - y=kx+b
Отрезок прямой - a(M;P)
Кривая второго порядка
x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5=0
Кривая третьего порядка
x3+a1y3+a2x2y+a3xy2+a4x2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+
a9=0
Кривая Безье
упрощенный вид кривой третьего порядка.
Все задаются своими формулами

14.

Растровые изображения плохо
масштабируются, тогда как векторные м.б.
неограниченно увеличены без потери
качества

15.

16. Фрактальная графика

как и векторная вычисляется, но
отличается от нее тем, что никакие
объекты в памяти комп. не сохраняются.
Изображение строится по уравнению.
Простейшим элементом является
фрактальный треугольник.

17.

Про фрактальную графику :
www.klyaksa.ru

18. Фрактал (fractus - измельченный, сломанный, разбитый)

геом. фигура, обладающая свойством
самоподобия (составленная из нескольких
частей, каждая из которых подобна всей
фигуре целиком).
--
Фракт. гр. - для автоматической генерации
изображений путем матем. расчетов.
Создание
фракт.
художественной
композиции состоит не в рисовании или
оформлении, а в программировании

19. Простейший фрактал - триадная кривая (1904 р. математик Хельг фон Кох)

20. Снежинка Коха

21. Лист

22. Треугольник Серпинского

23. Множество Мандельброта

24. Применение комп. графики

растровая
векторная
фрактальна
для разработки
для разработки
электрон. и для рекламных и развлекательн.
дизайнерских
полиграф.
программ
работ
изданий
Чаще всего при создании используют
Сканер и
цифровые
устройства
Языки
Комп.
программы программир.

25. Cвет и цвет

Свет, как физическое явление
представляет
собой
поток
электромагнитных волн разной длинны и
амплитуды. Глаз воспринимает эти волны в
диапазоне 350~780 нм.
Цвет это характеристика восприятия
глазом электромагнитных волн разной
длинны (длинна волны определяет для
глаза цвет, а ее амплитуда - яркость)

26. Глаз человека

27.

На рис. – кривые восприятия рецепторов
глаза к эл.-магн. волнам различн.длинны

28.

Именно таким образом рецепторы глаза
посылают в мозг человека сигнал RGB
(красный, зеленый, синий)

29.

Если цвет содержит все видимые длины
волн
в
приблизительно
равных
количествах, то он наз. ахроматичным и
при
максимальной
интенсивности
воспринимается как белый, а при более
низких интенсивностях – как оттенки
серого.
Интенсивность
света
удобно
рассматривать в диапазоне 0~1, і тогда
нулевое
значение
соответствует
черному цвету
Если цвет содержит длины волн в
неравных
пропорциях,
то
его
наз.
хроматичным.

30.

Для описания цвета в КГ используют
различные цветовые модели

31. Цветовая модель

это способ формального описания
цвета на основе составляющих его
компонентов

32.

Любой цвет является комбинацией трех основных:
красного (red),
зеленого (green),
синего (blue).
При “смешивании” двух основных цветов образуется
результирующий
красный+зеленый=желтый,
зеленый+синий=бирюзовый,
синий+красный=лиловый.
“Смешать” все три цвета – белый
Все цвета “выключить” - черный

33. Модель RGB

является аддитивной (add – сложить), т.е. для
получения нового оттенка необх. смешать основные
цвета в соотв. пропорциях.
Каждой точке соответствует три цифры,
отражающих интенсивность каждого цвета
Напр., (0, 0, 255)

34. Модель CMYK

явл. субтрактивной (subtrakt-отнять).
Цветовыми компонентами CMYК являются
цвета, полученные отниманием основных из
белого:
Голубой = белый - красный = зел. + синий
Лиловый = белый - зеленый = красн. + синий

35.

Комп. программы при работе с
цветовыми
моделями
имеют
спец.
инструменты для смешивания разл. цветов.
Но т.к. художники не воспринимают
метод
смешивания
RGB-цветов,
разработчики ПО предложили три свойства
цвета:
• оттенок (hue) – тон радуги;
• насыщенность (saturation) – содержимое в цвете серого;
• яркость (brightness) – интенсивность, с
которой излучается цвет
HSB-свойство

36. Модель HSB

явл.
перцепционной
(Perceptionвосприятие) – настроена под восприятие
цвета человеком.
Основные цвета убывают по яркости
сверху вниз.

37.

RGB
CMYK
HSB
телевизоры,
мониторы
для принтеров. при
Основн.компон.: рисовании.
Основн.компон:
красный - Red
зеленый -Green
синий - Blue
голубой-Cyan
лиловыйMagenta
желтый-Yellow
черный -blacK
Основа :
черный
Основа:
белый
Осн.компон.:
оттенок-Hue
насыщенность
- Saturation
яркость
-Brightness
Основа:
черный

38. Выводы

•История развития и области
применения КГ
•Виды КГ (растровая, векторная,
фрактальная)
•Свет и цвет в КГ (Свет-особенность
видения человеком окружающей среды.
Рецепторы глаза посылают в мозг человека
сигналы RGB)
• Цветовые модели (RGB, CMYK, HSB)

39. Новое на 2014й http://www.plam.ru/compinet/3ds_max_2008_dlja_dizaina_intererov/p4.php

Новое на 2014й
http://www.plam.ru/compinet/3ds_max_2008_dlja_dizaina_intererov/p4.
php
По умолчанию в 3ds Max включена видовая система координат View (Видовая).
Она характеризуется тем, что во всех окнах проекций, кроме перспективного,
используется система координат экрана Screen (Экранная), в которой
направление осей зависит от выбранного видового окна.
Как вы уже знаете, все трехмерные объекты перемещаются по оси Х –
горизонтально (справа налево и слева направо); по оси Y – к наблюдателю и от
наблюдателя; по оси Z – вертикально (вверх и вниз) ( см. рис. 2.3). Эта система
координат называется мировой, или глобальной (World). Глобальная система
координат является единой системой координат для всех объектов сцены.
Значок глобальной системы координат отображается в левом нижнем углу
каждого вида. Глобальная система координат используется в окне проекции
Perspective (Перспективный вид).
Экранная система координат (Screen) используется в ортогональных видах, то
есть в окнах проекций Тор (Вид сверху), Front (Вид спереди) и Left (Вид слева). В
этих окнах проекций трехмерные тела спроецированы на заданную плоскость в
виде двухмерных. Согласно системе координат Screen (Экранная), оси всегда
одинаково повернуты в любом видовом окне: X – вправо,Y– вверх, а Z
направлена от наблюдателя, то есть проецируется в точку.
Видовая система координат (View) сочетает в себе две предыдущие системы.

40. Материал взят из http://www.intuit.ru

Курс Алгоритмические основы современной компьютерной графики.
Вопросы НУЖНО ДОПОЛНИТЬ
• Назовите основные области применения компьютерной
графики.
• Каковы основные направления развития компьютерной
графики? Какие задачи они решают?
• Расположите в убывающем порядке чувствительность
рецепторов глаза к цветам: красный, зеленый, синий.
• Что является основой цветовой модели HSV и HLS?
• Какие геометрические объекты считаются примитивами?
• Какие требования предъявляются к набору геометрических
примитивов?
• Модели
• Системы координат

41.

Понятие компьютерной графики. Основные направления
КГ: визуализация, обработка изображений и
распознавание изображений.
Сферы применения КГ.
Растровая графика. Основные элементы изображения.
Сферы применения. Возможности и недостатки. Примеры
программных средств для работы с растровой графикой.
Векторная графика. Основные элементы изображения.
Сферы применения. Возможности и недостатки. Примеры
программных средств для работы с векторной графикой.
Фрактальная графика. Принципы построения
фрактального изображения. Пример. Сферы применения
фрактальной графики.
Основные понятия КГ: Разрешение изображения и его
размер.
Основные понятия КГ: Цветовое разрешение и цветовые
модели
Основные понятия КГ: законы колориметрии.
Основные понятия КГ: Цветовая модель RGB.

42.

Основные понятия КГ: Цветовая модель CMYK
Основные понятия КГ: Цветовая модель HSB
Основные понятия КГ: Цветовая палитра. Виды палитр и их
применение.
Методы растрирования: амплитудная модуляция и частотная
модуляция.
Методы растрирования: антиэлайзинг, дизеринг.
Геометрическое моделирование (понятия: моделирование,
модель, математическая модель, геометрическая модель).
Сферы применения геометрического моделирования.
Геометрическое моделирование: Этапы геометрического
моделирования: Методы ГМ.
Система координат - понятие. Мировая система координат
(МСК). Экранная система координат. Система координат сцены.
Объектная система координат.
Декартова система координат - понятие. Правая и левая ДСК.
Системы координат в двумерном пространстве. Соотношение
между ними.
Системы координат в трехмерном пространстве. Соотношение
между декартовой и цилиндрической системами координат