Общие соображения

ВВЕДЕНИЕ В КОМПЬЮТЕРНУЮ ГРАФИКУ

Машинная графика - сложная и разнообразная дисциплина, для изучения которой необходимо ее разделение на обозримые части. Основанием для раздела служит то, что конечным продуктом машинной графики является изображение. Оно может быть техническим чертежом, иллюстрацией с изображением деталей в разобранном виде в руководстве по эксплуатации, деловой диаграммой, архитектурным видом предлагаемой конструкции или проектируемого здания, рекламной иллюстрацией или кадром из мультфильма. В машинной графике фундаментальным связующим элементом является изображение. Следовательно, необходимо рассмотреть, как

- изображения представляются в машинной графике;

- изображения готовятся для визуализации;

- предварительно подготовленные изображения рисуются;

- осуществляется взаимодействие с изображением.

Хотя во многих алгоритмах геометрическими данными, описывающими изображения, выступают многоугольники и ребра, каждый многоугольник или ребро могут быть представлены своими вершинами. То есть, точки являются базовыми строительными блоками для представления геометрических данных. Не менее важны алгоритмы, осуществляющие организацию точек. В качестве иллюстрации рассмотрим прямоугольник f1, представленный своими вершинами (рис.1.1): s1(2,1), s2(6,1), s3(6,3), s4(2,3).

Соответствующее алгоритмическое описание может выглядеть так: соединить последовательно s1, s2, s3, s4, s1.Данный прямоугольник можно описать с помощью четырех ребер:a1 = s1-s2; a2 = s2-s3; a3 = s3-s4; a4 = s4-s1.Тогда алгоритмическое описание изображения будет: изобразить последовательно ребра a1, a2, a3, a4. Для описания прямоугольника можно использовать либо точки, либо ребра. Например, f1 = s1-s2-s3-s4-s1 или f1 = s1-s4-s3-s2-s1или f1 = a1-a2-a3-a4.

Точки в зависимости от размерности пространства можно представлять либо парами, либо тройками чисел. Две точки могут представить отрезок или ребро, а совокупность из трех или более точек - многоугольник. Эти точки, ребра, многоугольники накапливаются или хранятся в базе данных.

Данные, из которых получают рисунок, редко совпадают с данными, служащими непосредственно для рисования. Данные, используемые для вывода изображения, часто называют дисплейным файлом. В нем содержится некоторая часть, вид или сцена изображения, представленного в общей базе данных. Выводимое изображение обычно формируется с помощью операций переноса, поворота, масштабирования и вычисления различных проекций данных. Как правило, эти основные видовые преобразования выполняются с помощью матричных (4x4) операций над данными, представленными в однородных координатах. Специализированная вычислительная техника реализует эти операции аппаратно. Прежде чем рисовать окончательный результат, можно добавить удаление невидимых элементов, произвести закраску, учесть влияние прозрачности, нанести текстуру и воспроизвести цветовые эффекты. Если не надо рисовать изображение, представленное во всей базе данных, то следует выбрать соответствующую его часть. Данный процесс называется отсечением. Отсечение может быть двумерным или трехмерным.