Читать онлайн «Компьютерная графика»

Министерство образования и науки Российской Федерации ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Т. О. Перемитина КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА Учебное пособие Томск «Эль Контент» 2012 УДК 004. 92(075. 8) ББК 32. 973. 26-018. 2я73 П 270 Рецензенты: Тарасенко В. Ф. , докт. тexн. наук, профессор кафедры теоретической кибернетики факультета прикладной математики и кибернетики Томского государственного университета; Сенченко П. В. , канд. техн. наук, декан факультета систем управления, доцент кафедры автоматизации обработки информации ТУСУР. Перемитина Т. О. П 270 Компьютерная графика : учебное пособие / Т. О. Перемитина. — Томск : Эль Контент, 2012. — 144 с. ISBN 978-5-4332-0077-7 В учебном пособии рассматриваются методы и алгоритмы современной компьютерной графики, излагаются основы прикладной компьютерной гра- фики, приводятся наиболее важные термины и определения в области ком- пьютерной графики. Технические вопросы снабжены комментариями и ил- люстрациями. Пособие предназначено для самостоятельной работы студен- тов при изучении дисциплины «Компьютерная графика». УДК 004. 92(075. 8) ББК 32. 973. 26-018. 2я73 ISBN 978-5-4332-0077-7 © Перемитина Т. О. , 2012 © Оформление. ООО «Эль Контент», 2012 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 6 1 Основные понятия компьютерной графики 9 1. 1 Определение и задачи компьютерной графики . . . . . . . . . . . . . . 9 1. 2 История развития и области применения компьютерной графики . . 11 1. 3 Графическая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1. 3. 1 Ядро графической системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1. 3. 2 Пользователи графических систем . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1. 4 Методы представления графической информации . . . . . . . . . . . . 17 1. 4. 1 Растровая графика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1. 4. 2 Векторная графика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1. 4. 3 Фрактальная графика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1. 5 Форматы файлов графики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1. 6 Цветовые модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1. 6. 1 Цветовая модель RGB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1. 6. 2 Цветовая модель CMYK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1. 6. 3 Цветовая модель HSB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2 Математические основы компьютерной графики 27 2. 1 Геометрическое моделирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2. 1. 1 Геометрическое определение базовых типов . . . . . . . . . . . 28 2. 1. 2 Математическое определение базовых типов . . . . . . . . . . 29 2. 2 Координатный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2. 2. 1 Системы координат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2. 2. 2 Преобразования координат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2. 3 Аффинные преобразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2. 3. 1 Двумерные аффинные преобразования . . . . . . . . . . . . . . 36 2. 3. 2 Аффинные преобразования в пространстве . . . . . . . . . . . 42 3 Базовые вычислительные и растровые алгоритмы 47 3. 1 Область визуализации и функция кадрирования . . . . . . . . . . . . . 47 3. 2 Отсечение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3. 2. 1 Двумерный алгоритм Коэна—Сазерленда . . . . . . . . . . . . . 49 3. 2. 2 Алгоритм Лианга—Барского . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3. 3 Операции с изображением на уровне растра . . . . . . . . . . . . . . . 53 3. 3. 1 Алгоритм вывода прямой линии . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3. 3. 2 Прямое вычисление координат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3. 4 Инкрементные алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4 Оглавление 3. 5 Алгоритмы вывода фигур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3. 6 Заполнение сплошных областей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3. 6. 1 Тест принадлежности точки многоугольнику . . . . . . . . . . 58 3. 6. 2 Заполнение многоугольников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3. 6. 3 Стиль заполнения.