РЕФЕРАТТема:«ЗАГАЛЬНІ СИСТЕМИ КОМП’ЮТЕРНОЇ ГРАФІКИ»
1.Класифікація систем комп’ютерної графіки
Використання комп’ютерів для виготовлення креслень почалося з 1980-хроків. Ті системи були незручними і дорогими. Досягнення у розробці комп’ютерівта математичного забезпечення протягом останніх років дали можливість створитибільш надійні і дешеві системи.
Типикомп’ютерів.
Єтакі основні типи комп’ютерів:
а)магістральні комп’ютери
б)міні-комп’ютери;
в)робочі станції;
г)персональні комп’ютери.
Магістральні комп’ютери є дорогими, з великимобсягом пам’яті для накопичення інформації і необхідних даних. Вони придатнідля одночасного виконання різноманітних завдань з великою швидкістю і можутьобслуговувати велику кількість терміналів, які споряджені всім необхідним длясполучення з комп’ютерами.
Міні-комп’ютериє зменшеною версією магістральних комп’ютерів. Сучасна тенденція домінітюаризації приводить до значного зростання обсягу їх пам’яті, що дає змогупоступово замінювати великі магістральні комп’ютери. Міні-комп’ютери можутьвирішувати різноманітні комплексні проблеми і здатні відтворювати складнітривимірні образи. Міні-комп’ютери теж можуть підтримувати декілька терміналів.
Робочістанції– самостійні одиниці, в які входить мікрокомп’ютер, звичайномалий і портабельний, зв’язаний з принтерами, плотерами і модемами для передачіданих на будь-яку відстань. Робочі станції можуть працювати незалежно від іншихпристроїв, вони мають велику пам’ять і допускають в певних межах виконаннядекількох завдань від різних користувачів.
Персональнікомп’ютери (РС), які є мікрокомп’ютерами, дедалі більше використовуються длякомп’ютерного креслення. Вони є незалежними системами і можуть працювати збільшістю програмного забезпечення. Мала вартість і постійно зростаючашвидкодія і надійність зумовили велику популярність їх для користувачів. З їхдопомогою звичайно є можливим виконувати декілька задач і обслуговуватидекілька замовників.
Незважаючина те, що для роботи з комп’ютерною графікою існує безліч класів програмногозабезпечення, розрізнюють лише три види комп’ютерної графіки. Це, зокрема:растрова графіка, векторна графіка і фрактальна графіка. Вони відрізняютьсяпринципами формування зображення при відображенні на екрані монітору або придрукуванні на папері.
2.Загальна структура і функції комп’ютерної графіки
Растровуграфіку використовують при розробці електронних (мультимедійних) таполіграфічних видань. Ілюстрації, виконані засобами растрової графіки, рідкостворюються вручну за допомогою комп’ютерних програм. Часто з цією метоювикористовують і сканують ілюстрації, підготовлені художником на папері, чифотографії. На теперішній час для введення у комп’ютер растрових зображеньшироко використовують цифрові фото – та відеокамери. Відповідно, більшістьграфічних редакторів, призначених для роботи з растровими ілюстраціями,орієнтовані не стільки на створення зображень, скільки на їх обробку.
Програмнізасоби для роботи з векторною графікою навпаки призначені, в першу чергу, длястворення ілюстрацій і, меншою мірою, для їх обробки (перетворення). Такізасоби широко використовують в рекламних агентствах, дизайнерських бюро,редакціях та видавництвах. Оформлювальні роботи, які базуються на використаннішрифтів і простих геометричних елементів, виконуються засобами векторноїграфіки набагато простіше. Можна назвати також багато прикладів створеннявисокохудожніх творів, які реалізовані засобами векторної графіки. Разом з тим,слід зазначити, що підготовка й виконання таких зображень названою технікоюдуже складна справа.
Програмнізасоби для роботи з фрактальною графікою призначені для автоматичноїгенерації зображень шляхом математичних розрахунків. Створення фрактальноїхудожньої композиції полягає не в малюванні чи оформленні, а в програмуванні.Фрактальну графіку рідко застосовують для створення друкованих чи електроннихдокументів, зате частіше використовують при підготовці розважальних програм.
3.Растрова графіка. Класифікація, призначення і функції прикладних системрастрової графіки
Основнимелементом растрового зображення є точка. Якщо зображення екранне, то така точканазивається пікселем. У залежності від того, на яке графічне вирішенняекрану настроєна операційна система комп’ютера, на екрані можуть поміщуватисязображення, які мають 640х480, 800х600, 1024х768та більше пікселів.
Зрозміром зображення безпосередньо пов’язане його вирішення. Цей параметрвимірюється у точках на дюйм (dpi). У монітора здіагоналлю 15 дюймів розмір зображення на екрані становить приблизно 28х24 см.Знаючи, що в одному дюймі 25,4 мм, можна вирахувати, що при роботімонітора в режимі 800х600 пікселів вирішення екранного зображеннядорівнює 72 dpi.
Придрукуванні вирішення повинно бути значно більшим. Поліграфічний друкповнокольорового зображення потребує вирішення 200х300 dpi.
Стандартнийфотознімок розміром 10х15 см повинен містити приблизно1000х1500 пікселів.
Неважкотакож установити, що таке зображення буде мати 1,5 млн точок, а якщо зображеннякольорове й на кодування однієї точки використані 3 байти, то звичайнійкольоровій фотографії відповідає масив даних розміром більше 4 Мбайт.
Основнінедоліки растрової графіки:
1.Основна проблема при використанні растрових зображень – великі об’єми даних.Для активних робіт з великорозмірними ілюстраціями типу журнальних потрібнікомп’ютери з винятково великими розмірами оперативної пам’яті (128 Мбайт ібільше). Зрозуміло також, що такі комп’ютери повинні мати високопродуктивніпроцесори.
2.Другий недолік растрових зображень пов’язаний з неможливістю їх збільшення длярозгляду деталей. Оскільки зображення складається з точок, то збільшеннязображення приводить до того, що ці точки стають більшими. Ніяких додатковихдеталей при збільшенні растрового зображення розглядіти не вдається. Більшетого, збільшення розмірів точок растра візуально спотворює ілюстрацію і робитьїї грубою. Цей ефект називається пікселізацією.
ТермінCAD може означатидва різні поняття:
а)комп’ютерне креслення;
б) комп’ютерне конструювання.
Комп’ютернекреслення – виробництво інженерних креслень, які раніше виконувались накреслярській дошці за допомогою рейсшини, кутників тощо.
Комп’ютернеконструювання охоплює процедуру використання комп’ютерів у процесі проектування.Характерні риси, що роблять комп’ютер неоціненною допомогою для конструктора –це можливість виконання розрахунків, аналізу варіантів, їх оцінки імоделювання. Для подальшої інформації див. стор. 164–165.
Комбінуванняпроцедури конструювання та виготовлення креслень прийнято тепер називати CADD.
Виробництвоз допомогою комп’ютера (САМ) є системою, що використовує комп’ютери длякерування процесами обробки і контролю деталей та інструментів для обробки.
Взаємодіяміж CAD і САМ забезпечується створенням бази даних, в якій міститьсяінформація, утворена під час конструювання і потрібна для процесу виготовленняокремих деталей.
Термін«система» стосується сукупності різних складових частин комп’ютера, зв’язанихміж собою для виконання потрібних функцій.
Усікомп’ютерні системи складаються з чотирьох елементів:
а)пристрої вводу;
б)процесор;
в)пристрої пам’яті;
г)пристрої виводу.
Головні функції комп’ютерної системи визначаються властивостямиокремих елементів.
Завдання, які виконує комп’ютер, обумовлені комбінацієювластивостей самого комп’ютера та програмним забезпеченням.
Комп’ютер– це сукупність фізичних елементів, тобтопроцесор, монітор, принтер, плотер, диски і т.п.
Програмне забезпечення складається з програм і правил їхзастосування у комп’ютері. Окремий комп’ютер може використовуватись у багатьохфункціях, і для кожної з них потрібне відповідне програмне забезпечення.
Дляроботи комп’ютера потрібна операційна система, тобто список інструкцій, якийзберігається у пам’яті, наприклад DOS, UNIX, PRIMOS і т.д.
Ввід. Пристрої вводу використовуються для того, щобзробити добірку з меню, яке є схемою розміщення різноманітних команд і функцій,необхідних для експлуатації системи. Вводячи ці команди в комп’ютер, одержуютьзакінчене технічне креслення. Меню може бути відтворене в різноманітних формахна плоскій поверхні цифрового табло, яке сполучене з комп’ютером, абодемонструватися на екрані комп’ютера.
Вибір довільнихкоманд на меню, що висвічується на екрані, робиться шляхом індикації необхідноїпозиції за допомогою курсор-візира або шляхом набору потрібної команди-коду.
Рух курсору на екраніможе бути проконтрольований за допомогою пристроїв, показаних на рис. 13.2:
а) КЛАВІАТУРОЮ, дерозміщені клавіші контролюють необхідне переміщення;
б) ОБЕРТОВИММАНІПУЛЯТОРОМ, коли одне коліщатко контролює горизонтальне переміщення, вдруге коліщатко контролює вертикальний рух;
в) СВІТЛОВИМ ПЕРОМ,де потрібна позиція вибирається шляхом висвічування пером безпосередньо наекрані;
г) ДЖОЙСТИКОМ –пристроєм, що вмонтований в бокс і контролює рухи в будь-якому напрямку;
д) МАНІПУЛЯТОРОМ ТИПУ «МИША»– пристроєм, який у випадку притискання впоперек поверхні контролює рухи в томусамому напрямку;
е) КУЛЬКОВИММАНІПУЛЯТОРОМ, який, провертаючись в оправі, контролює рухи в будь-якомунапрямку;
є) КООРДИНАТНИММАНІПУЛЯТОРОМ або (ж)ПЕРОМ у поєднанні з цифровим табло, які можутьвводити закінчене креслення з ескізу або напівзакінченого креслення шляхомприкріплення їх до робочої поверхні й індикації вузлових точок на лініях,кривих тощо і введення потрібних команд.
ДИСПЛЕЙ.
ДИСПЛЕЙНІ ПРИСТРОЇ використовуютьсядля візуального відтворення інформації. Є два основних типи комп’ютернихдисплейних зображень на екрані: растр і підновлення.
РАСТРОВА СКАНУЮЧА ТРУБКА, яка подібна до телевізійногоекранного зображення, використовує сітку пунктирів, відому як пікселі, длядисплейного зображення. Картинка поновлюється або сканується дуже швидко зпостійними горизонтальними підсиленнями (розгортками) для покриття суцільноїповерхні екрану із швидкістю близько 50 сканувань на секунду з інтенсивністю,яка змінюється за необхідності для всіх точок, що утворюють зображення.
Така система досягаєшвидкого поновлення і високої якості кольорів та дозволяючої здатності.
СИСТЕМА ТРУБКИПІДНОВЛЕННЯ підтримується за допомогою регулярних перекреслень (з частотою 50разів на секунду) ліній, арок і кривих. Спочатку точки є локалізованими, потімнеобхідні з’єднуючі лінії або криві кресляться безпосередньо за допомогоюелектронного променя.
Введення нової інформаціїє доволі швидким, але кольорова здатність є обмеженою, і існує тенденція доблимання зображення, якщо картинка стає більш складною.
ВИВІД.
Пристрої виводу приймаютьдані від комп’ютера і забезпечують вивід, ретельне копіювання. Є два головнихтипи пристроїв виводу: принтери і плотери (графопобудовачі).
ПРИНТЕРИ можуть бутиударними, де зображення формується за допомогою ударяючих дій, або неударними.
а) УДАРНІПРИНТЕРИ для репродукції креслень є точково-матричного типу і формуютьобраз шляхом відповідного відтворення точок з головки принтера;
б) НЕУДАРНІПРИНТЕРИ включають електростатичні, струменеві і лазерні принтери:
(І) ЕЛЕКТРОСТАТИЧНІПРИНТЕРИ утворюють зображення шляхом випалювання тонкого металічногопокриття на спеціальному принтерному папері;
(ІІ) СТРУМЕНЕВІ ПРИНТЕРИ використовуютьпринтерну головку, яка направляє цівку чорнила на папір для утворенняпотрібного зображення;
(ІІІ) ЛАЗЕРНІ ПРИНТЕРИ використовуютьтонкий промінь лазерного світла для утворення потрібних образів.
Плотери використовуютьдля побудови графіків та інженерного креслення за допомогою одного абодекількох пер креслення на папері. Існує два основних типи плотерів – пласкі ібарабанні:
а) ПЛАСКІ ПЛОТЕРИ мають рівнуплощину, на якій розміщено папір будь-якого типу і товщини з перами різноїтовщини і різним кольором чорнила, що вільно рухаються в будь-якому напрямку;
б) БАРАБАННИЙГРАФОПОБУДОВАЧ має барабан, поверх якого папір може рухатись в двохнапрямках, а рух пера є обмеженим тільки впоперек барабана; таким чиномкомбінація руху пера і обертання барабана забезпечує необхідний хід.
У порівнянні з пласкимиграфопобудовачами, на барабанному плотері одержуються креслення більшоїдовжини, проте іноді меншої точності.