Инженерная графика

1 Анализ и синтез изображений, растровая и векторная графика. Компьютерная и инженерная графика как наука и индустрия. Основные понятия и определения.

Понятия компьютерной графики.

Компьютерная графика (computer graphics) - генерация, представление, обработка и оценка изображений и элементов изображений с помощью вычислительной техники, манипулирование ими, а также установление связи междуизображениями и информацией неграфической природы. Иными словами, компьютерная графика включает в себя обеспечение ввода, вывода хранения и преобразования графической информации под управлением компьютера.

Пиксель (pixel) - минимальный элемент растровой строки, который может дискретно управляться графической системой. Пиксель в общем случае нельзя связывать с минимальным размером светящегосяэлемента дисплея или диаметром иглы принтера. Атрибутами пикселя являются только цвет (или яркость) и значения координат, используемые для определения его горизонтальной и вертикальной позиции в некоторой плоскости (например, плоскости изображения). При создании изображений для заливки поверхностей (граней) в качестве шаблона (маски) используют растровые изображения - текстуры (texture). Дляописания дискретного элемента такой текстуры вводят понятие тексель (texel). Сходное по смыслу понятие воксель (voxel -volume picture element) представляет собой элемент объёмного растра и используется в моделировании объёмных трёхмерных графических объектов.

Растровое - изображение, сформированное в виде совокупности пикселей. В настоящее время это доминирующий способ результирующего представленияграфической информации (на растровых дисплеях и принтерах). Также используют близкое понятие битового массива (bitmap) - растр, который сохраняется в памяти или на диске. Особенность растрового изображения в том, что его размер в несжатом виде, а следовательно и скорость загрузки не зависят от сложности изображения. Преимуществом является простой, а значит и быстрый способ отображения битовой плоскостиизображения на растровых устройствах визуализации. Недостаток такого изображения в том, что его нельзя произвольно масштабировать, так как при уменьшении возможно выпадение отдельных рядов пикселей, а увеличение приводит только к увеличению размеров пикселей. Растровый тип изображений удобен для хранения изобразительной графики, при этом для хранения растровых данных разработаны достаточно эффективныеалгоритмы сжатия.

Векторное - изображение, созданное с помощью отдельных линий, прямых или кривых. Качество векторной визуализации обуславливается точностью вывода (требуются устройства, поддерживающие векторную визуализацию: графопостроители или векторные дисплеи) и номенклатурой поддерживаемых базовых графических примитивов (линий, дуг, кривых, эллипсов) . Основное преимущество - удобствомасштабирования, с возможностью проработки на одном изображении элементов с сильно различающимися размерами. Кроме того, преимущество векторной графики в том, что форма, пространственное положение и цвет объектов описывается с помощью математических формул. Это обеспечивает сравнительно небольшие размеры файлов изображений и независимость от разрешения печатающего устройства или монитора. Для воспроизведениявекторного изображения обычно необходимо достаточно сложное программное обеспечение, понимающее и корректно исполняющее весь нетривиальный протокол рисующих команд, записанных в файле векторного графического формата. При этом чем сложнее изображение - тем более длинным является соответствующий файл и тем дольше это изображение прорисовывается.

Векторизация - преобразование растрового изображения ввекторное. В большинстве случаев эта операция влечёт за собой потерю информации об отдельных элементах изображения, которые программа векторизации не умеет корректно описать (в большинстве случаев количество кривых минимизируется намеренно). Обратная операция соответственно - растеризация. Эта операция технически более простая, но при этом мы лишаемся возможности...