Основы компьютерной графики

Компьютерная графика - это искусство рисовать картинки на экранах компьютеров с помощью программирования. Он включает в себя вычисления, создание и манипулирование данными. Другими словами, мы можем сказать, что компьютерная графика - это инструмент рендеринга для генерации и манипулирования изображениями.

Электронно-лучевая трубка

Основным устройством вывода в графической системе является видеомонитор. Основным элементом видеомонитора является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), показанная на следующем рисунке.

Операция ЭЛТ очень проста -

  • Электронная пушка испускает пучок электронов (катодные лучи).

  • Электронный пучок проходит через системы фокусировки и отклонения, которые направляют его в указанные положения на покрытом люминофором экране.

  • Когда луч попадает на экран, люминофор излучает небольшое пятно света в каждой позиции, с которой контактирует электронный луч.

  • Он перерисовывает картинку, быстро направляя электронный луч обратно на те же точки экрана.

Электронно-лучевая трубка

Есть два способа (произвольное сканирование и растровое сканирование), с помощью которых мы можем отобразить объект на экране.

Растровое сканирование

В системе растрового сканирования электронный луч проходит по экрану по одному ряду сверху вниз. Когда электронный луч движется через каждый ряд, интенсивность луча включается и выключается, чтобы создать рисунок из освещенных пятен.

Определение изображения хранится в области памяти, называемой буфером обновления или кадровым буфером . Эта область памяти содержит набор значений интенсивности для всех точек экрана. Сохраненные значения интенсивности затем извлекаются из буфера обновления и «рисуются» на экране по одной строке (линии сканирования) за один раз, как показано на следующем рисунке.

Каждая точка экрана называется пикселем (элементом изображения) или пикселем . В конце каждой строки сканирования электронный луч возвращается в левую часть экрана, чтобы начать отображение следующей строки сканирования.

Растровое сканирование

Случайное сканирование (векторное сканирование)

В этом методе электронный луч направляется только на ту часть экрана, где изображение должно быть нарисовано, а не сканируется слева направо и сверху вниз, как при растровом сканировании. Это также называется векторным отображением, отображением штрихов или каллиграфическим отображением .

Определение изображения сохраняется в виде набора команд рисования линий в области памяти, называемой файлом отображения обновления . Чтобы отобразить указанное изображение, система циклически просматривает набор команд в файле дисплея, рисуя каждую линию компонентов по очереди. После того, как все команды рисования линии обработаны, система возвращается к первой команде строки в списке.

Дисплеи с произвольным сканированием предназначены для рисования всех компонентных линий изображения от 30 до 60 раз в секунду.

Случайное сканирование

Применение компьютерной графики

Компьютерная графика имеет множество приложений, некоторые из которых перечислены ниже -

  • Пользовательские интерфейсы компьютерной графики (GUI) - графическая, ориентированная на мышь парадигма, которая позволяет пользователю взаимодействовать с компьютером.

  • Графика деловой презентации - «Картинка стоит тысячи слов».

  • Картография - Составление карт.

  • Карты погоды - отображение в реальном времени, символические представления.

  • Спутниковая съемка - геодезические изображения.

  • Улучшение фото - резкость размытых фотографий.

  • Медицинская визуализация - МРТ, компьютерная томография и т. Д. - Неинвазивное внутреннее обследование.

  • Инженерные чертежи - механические, электрические, гражданские и др. - замена чертежей прошлого.

  • Типография - Использование изображений персонажей в издательстве - замена жесткого типа прошлого.

  • Архитектура - Планы строительства, внешние зарисовки - замена чертежей и ручных чертежей прошлого.

  • Искусство - компьютеры предоставляют новую среду для художников.

  • Обучение - летные тренажеры, компьютерное обучение и т. Д.

  • Развлечения - Кино и игры.

  • Имитация и моделирование. Замена физического моделирования и постановлений