Дәріс№6

КОМПЬЮТЕРЛІК ГРАФИКА

Компьютерлік графика деп сызба-графикалық жұмыстарды және инженерлікгеометриялық есептерді шешудің алгоритмдерін автоматтандыруды, сонымен қатар, графикалық ақпараттарды дербес компьютердің және оның перифериялық құрылғыларының көмегімен дайындауды, сақтауды және баспадан шығаруды автоматтандыруды айтады.

Компьютерлік графика күрделі графикалық жұмыстарды автоматты түрде орындауға мүмкіндік береді, ал бұл еңбек өнімділігін арттырады. Осының нәтижесiнде бұл мақсат жалпы техникалық және графикалық мәдениеттi, кеңiстiкте ойлау қабiлеттi дамытады.

Деректерді компьютер мониторында графикалық түрде көрсету алғаш рет ӛткен ғасырдың 50-ші жылдарында ғылыми және әскери бағытта қолданылатын ЭЕМ-дердің кӛмегімен жүзеге асырылған болатын. Содан бері ақпаратты графикалық тәсілмен беру компьютерлік жүйелердің, әсіресе дербес компьютерлердің ажырамас бӛлігі болып табылады.

Компьютерлік графика – арнайы есептеу кешендерінің кӛмегімен бейнелерді жасау мен оларды ӛңдеу құралдары мен әдістерін зерттейтін пән болып табылады.

Компьютерлік графика

Компьютерлік графика монитор экранында немесе сыртқы тасымалдаушыларда (қағаз, кинопленка, мата және т.б.) көшірмелерінде кескіндерді бейнелеудің барлық түрлерін қамтиды.

Деректерді көрнекілеу адамзат қызметінің әр түрлі салаларында орын алып келеді. Мысалы, медицина (компьютерлік томография), ғылыми зерттеулер, киімдерді модельдеу, тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар және т.б.

Кескіндерді жасаудың тәсілдеріне қарай компьютерлік графика келесі түрлерге бөлінеді:

- растрлық;

- векторлық;

- фрактальдық.

Пәннің тағы да бір ерекше бөлімі – үшөлшемді (3D) графика. Бұл пән объектілердің көлемдік модельдерін виртуалды кеңістікте құрастырудың әдістері мен тәсілдерін зерттейді. Әдетте, мұнда кескіндеудің векторлық және растрлық тәсілдері үйлесімді қолданылады.

Векторлық графика

Векторлық графикада базалық элемент сызық болып табылады. Сызық бір тұтас объект ретінде математикалық жолмен сипатталады. Сондықтан векторлық графика құралдарымен объектті кескіндеу үшін қажетті деректер көлемі растрлық графикамен салыстырғанда едәуір аз болады.

Сызық – векторлық графиканың элементар объектісі. Кез келген басқа да объекттер сияқты, сызықтың да өзіне тән қасиеттері болады. Мысалы, оның формасы (түзу немесе қисық), қалыңдығы, түсі, түрі (тұтас, пунктирлі). Тұйық сызықтардың ішін толтыру қасиеттері болады. Тұйық сызықтардың іші басқа объекттермен немесе таңдалған түспен толтырылуы мүмкін. Қарапайым тұйық емес сызық түйіндер деп аталатын екі нүктемен шектеледі. Ол түйіндердің де қасиеттері болады. Қалған объектілердің барлығы сызықтардан құралады.

Мысалы, кубты өзара байланысқан алты тік төртбұрыштардан құрауға болады, ал ол тік төртбұрыштардың әрқайсысы өзара байланысқан төрт сызықтардан тұрады. Немесе кубты өзара байланысқан он екі сызықтардан құралған деп қарастыруға болады.

Векторлық графика

Растрлық графика

Растрлық графикада кескіндер түрлі-түсті нүктелердің жиынтығынан тұрады. Графикалық ақпараттың осындай нүктелер жиыны немесе пиксельдер түрінде ұсынылуы растрлық түрдегі ұсынылу болып табылады. Растрлық кескінді құрайтын әрбір пиксельдің өз орны мен түсі болады және әр пиксельге компьютер жадында бір ұяшық қажет. Растрлық графикада ұзындық бірлігінде нүктелер санын анықтайтын мүмкіндік ұғымының маңызы зор. Оның келесі түрлері болады:

- түпнұсқаның мүмкіндігі;

- экран кескінінің мүмкіндігі;

- баспа кескінінің мүмкіндігі.

Түпнұсқаның мүмкіндігі. Түпнұсқаның мүмкіндігі бір дюймдегі нүктелер санымен өлшенеді (dots per inch - dpi) және кескін сапасына қойылатын талаптарға, цифрлау тәсіліне, файлдың форматына және басқа да параметрлерге байланысты болады.

Экрандық кескіннің мүмкіндігі. Кескіннің экрандық көшірмесінде растрдың элементар нүктесін пиксель деп атайды. Пикселдің өлшемі таңдалған экрандық мүмкіндікке, түпнұсқа мүмкіндігіне және кескін масштабына байланысты. Диагоналі 20-21 дюйм болатын мониторлар 640×480, 800×600, 1024×768, 1280×1024, 1600×1280, 1920×1200, 1920×1600 нүктелі экрандық мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді.

Экрандық көшірме үшін 72dpi мүмкіндігі жеткілікті, ал түсті немесе лазерлік принтерлерде басып шығару үшін 150-200 dpi, фотосурет басып шығару үшін 200-300 dpi мүмкіндіктері болуы керек.

Фрактальдік графика

Фрактальдік графика математикалық есептеулерге негізделеді. Фрактальдік графиканың базалық элементі математикалық формула болып табылады. Яғни компьютердің жадында ешқандай объектілер сақталмайды, ал кескіндер берілген теңдеулер бойынша тұрғызылады. Осы тәсілмен қарапайым құрылымдардан бастап табиғи ландшафттар мен үшӛлшемді объектілерді имитация жасайтын күрделі кескіндерге дейін тұрғызылады.

Фрактальдік графика

Үшөлшемді графика

Үшөлшемді графика ғылыми есептеулерде, инженерлік жобалауда, физикалық объекттерді компьютерлік модельдеуде кеңінен орын алады. Мысал ретінде үшӛлшемді модельдеудің күрделі вариантын – физикалық дененің қозғалыстағы кескіндерін құрастыру. Объектіні кеңістік модельдеу үшін келесі қадамдарды орындау керек:

- объектінің нақты формасына барынша сәйкес виртуалдық каркасын «скелетін» жобалау және жасау;

- физикалық қасиеттері объектінің нақты материалдарына ұқсас болатын виртуалды материалдарды жобалау және жасау;

- объектінің беттерінің бөліктеріне тиісті материалдарды тағайындау (кәсіби жаргонда оны «текстураларды объектіге проекциялау» дейді);

- объект орналасқан кеңістіктің физикалық параметрлерін келтіру керек – жарықты, графитацияны, атмосфера қасиеттерін, өзара байланысты объектілер мен беттердің қасиеттерін беру;

- объектілер қозғалысының траекториясын беру;

- кадрлардың қорытынды реттілігін есептеу;

- анимациялық роликке қажетті эффекттерді беру.

Объектінің реалистік моделін құру үшін геометриялық примитивтер (тік төртбұрыш, куб, шар, конус және т.б.) және онлайндық деп аталатын жатық беттер қолданылады.

Үшөлшемді графика