Алгоритмдер жєне деректер структурасы

жүктеу 19,16 Mb.

бет	1/118
Дата	25.12.2017
өлшемі	19,16 Mb.
	#5921

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 118

Компьютерлік графиканың даму тарихы.
Компьютерлік графиканың негізгі ұғымдары
Физикалық немесе логикалық пиксельдер

ПОӘК 042-14.2.07.1.20.01/03-2013

01.09.2013 ж. № 1 басылым

беттің

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі

Семей қаласы ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

3 деңгейдегі СМК құжаты

ПОӘК

042.14.2.07.1.20.хх/01-2013

ПОӘК

Оқытушыға арналған

«Компьютерлік графика» пәні бойынша оқу жұмыс бағдарламасы

....09.2014ж

№..... басылым

«Компьютерлік графика»

ПӘНІН ОҚЫТУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕН
5В060200 - «Информатика» мамандығына арналған
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

Семей

2014.
МАЗМҰНЫ

	Глоссарий
	Дәрістер
	Практикалық сабақтар
	Студенттің оқытушымен бірге орындайтын өздік жұмысы
	Студенттердің өздік жұмыстарының құрылымы

Глоссарий

Графика – дәстүрлі берілімде көркем бейнелерді салу немесе басып шығару сияқты дәстүрлі әдістермен алынған шынайы немесе елестетілген объектіні визуальды беру нәтижесі.

Компьютерлік графика – шығару құрылғысында бейнелеуге арналған кез-келген мәліметтерді қамтитын графика.

Интерактивті компьютерлік графика – бұл компьютерлік жүйенің графика жасап, сонымен бір уақытта қолданушымен диалог жүргізуі болып табылады.

Графиктік формат – бұл графиктік бейнені сипаттайтын мәліметтерді жазу тәсілі.

Графиктік файлдар – бұл ары қарай визуальдауға арналған графиктік мәліметтердің кез-келген типтері сақталатын файлдар.

Растрлық мәліметтер – бөлек пикселдердің түстерін анықтайтын сандық мәндер термесі.

Пиксельдер – дұрыс торда орналасқан, бейне құрайтын түстік нүктелер.

Физикалық пикселдер – шығару құрылғысында көрсетілген шын нүкелер, яғни аппараттық және программалық жолмен қорытуға болатын, бейнелеу бетінің ең кіші физикалық элементтері.

Логикалық пиксельдер – бұл математикалық координаттар, олар орын алулары бар, бірақ физикалық кеңістік алмайды.

Фрактал – бұл жекелеген элементтері ата-аналық құрылымдардың қасиеттерін мұраға алатын объект

Фрактальдық кодтау – бұл математикалық процесс, ол шынайы бейнелері бар растрларды бейненің фрактальды қасиеттерін сипаттайтын математикалық мәліметтер жиынтығына кодтау үшін қолданылады.

Бейне растрларын декодтау - бұл фракталдық кодтар интерпретацияланып растрлық бейнеге айналатын қарапайым процесс.

RGB – аддитивті түстік модель, 3 түске қызыл, жасыл және көгілдір негізделген.

Дисплейлік буфер – ЭСТ-де бейнені шығаруға қажетті барлық ақпаратты қамтитын жадының үзіліссіз аумағы.

ДӘРІСТЕР

Дәріс №1. Компьютерлік графикаға кіріспе

Жоспар:

Компьютерлік графиканың негізгі қызметі, анықтамасы;
Компьютерлік графиканы қолдану сфералары;
Компьютерлік графиканы қолданудың классификациясы;
Компьютерлік графиканың қысқаша тарихы.

Векторлық графика

Векторлық графика ұғымы. Объектілер және олардың атрибуттары. Векторлық графиканың математикалық негіздері. Векторлық графиканың жетістігі мен кемшіліктері.

Растрлық графика

Пиксельдер. Түпнұсқа, экран бейнесінің, баспа кескінінің мүмкіндіктері және линиатура түсінігі. Динамикалық диапазон. Кескін параметрі және файл өлшемі арасындағы байланыс. Растрлық кескіндерді масштабтау.

Компьютерлік графиканың даму тарихы.

1950 жыл – компьютерлер пайда болды. Олар нәтижесі сандық мәліметтер болып табылатын ғылыми және өндірістік мәселелерді шешу үшін қолданылады.

60 – жылдарға қарай символдық баспа режимінде графиктік мәліметтерді өңдеу мүмкіндігіне ие болған неғұрлым қуатты компьютерлер шыға бастады.

Одан кейін графопостроительдер деп аталатын арнайы қағазға басып шығару құрылғылары шықты. Графопостроительдер жұмысын басқару үшін арнайы программалық қамтамасыз етулер жасала бастады. Келесі маңызды қадам графиктік дисплейлердің пайда болуымен жүзеге асты. Графиктік дисплей растр құрайтын біркелкі қатарлар немесе жолдарға тізілген нүктелер жиынынан сурет құрайды. Жол бойымен сканерлеу принципі бойынша жұмыс істейтін мониторлар растрлық деп аталады. Видеосигнал қалыптасуын қамтамасыз ететін және сол арқылы бейнені анықтайтын компьютер платасы видеоадаптер, видеоплата деп аталады. Видеоадаптердің негізгі бөліктері – видеожады және дисплейлік процессор. Шығарылатын бейне видеожадыда қалыптасады. Дисплейлік процессор видеожадыны оқиды да, монитор жұмысын басқарады. Видеоадаптерлер әртүрлі режимдерде жұмыс істей алады: текстік және графиктік.

Текстік режимде монитор экраны шартты түрде белгілік орын деп аталатын жекелеген учаскелерге бөлінеді. Әрбір белгілік орын ASCII кодтар кестесіндегі 250 символдармен шығарылуы мүмкін.

Графиктік режимде ақпарат нүктелердің тікбұрышты тор ретінде көрсетіледі, олардың әрқайсысының түсі программаға байланысты. Текстік және графиктік режимде бейнежадыны толтыруда айтарлықтай айырмашылықтар бар. Графиктік режимде бейнежадының элементтер саны экрандағы нүктелер санына сәйкес келеді, ал текстік режимде экрандағы символдар санына сәйкес келеді.Текстік режимде әр позиция үшін код символы және осы символ атрибуты сақталынады. ІBM PC бірінші компьютері – 1981 жылы MDA бейнеадаптерімен жабдықталды. Бейнежүйе тек текстік режимдегі жұмыс үшін арналған.

Hercules бейнеадаптері бір жылдан кейін пайда болды, ол 720×348 пиксель өлшеміндегі ақ-қара түсті графиктік бейнережимді қабылдаған.

Одан кейін 1983 жылы CGA бейнеадаптері пайда болды.Бұл IBM PC фирмасы үшін бірінші түрлі-түсті модель болды.Ол түрлі-түсті текстік және графиктік режимде жұмыс істеуге мүмкіндік берді. (320×200 – түрлі-түсті, 640×200–ақ-қара түсті,түрлі-түсті 4 түсте қабылдай алады.)

1984 жылы EGA бейнеадаптері пайда болды. Онда 640×350 пиксель өлшеміндегі 16-түрлі-түсті режим болды(оның кемшілігі-пикселдер квадрат емес). MCGA(Multicolor) және VGA(Video) (256-түрлі-түсті бейнережим) адаптерлері 1987 жылы пайда болды. VGA ақ-қара түстегі бейнелерді шығаруға мүмкіндік алды. 16 түсте бейнережимді қамтамасыз ететін бейнеадаптерлер пайда болды 800×600, 640×480, 1024×768- Super VGA.

1995жыл –Targa 24-16 000000 түсті, яғни 24 бит/пиксель. Apple, Macintosh позициядан ығыса бастады.

Қазіргі уақытта Pentium процессорлы IBM PC компьютерлерінде растр өлшемі 1600×1200 болғанда 32 бит/пиксель түс тереңдігімен бейнекарталардың орасан зор саны қолданылады.

Компьютерлік графиканың негізгі ұғымдары

Графика – дәстүрлі берілімде көркем бейнелерді салу немесе басып шығару сияқты дәстүрлі әдістермен алынған шынайы немесе елестетілген объектіні визуальды беру нәтижесі. Компьютерлік графика – шығару құрылғысында бейнелеуге арналған кез-келген мәліметтерді қамтитын графика. Компьютерлік графикада бейнені жасау және визуальдау ұғымдарын ажыратады. Компьютерлік графикада жұмыстың орындалуы кейде оның графиктік берілуінен жекеленген болуы мүмкін. Компьютерлік-графиктік процесті аяқтаудың тәсілдерінің бірі виртуальды шығару болып табылады, яғни, файлды есте сақтау құрылғысына шығару. Файлға шығарылған мәліметтер соңынан қалпына келтіріліп, мәліметтерді графиктік беруге қолданылуы мүмкін. Бейне деп шынайы объектінің адам қандай да бір механикалық, электрондық, фотографиялық процесс көмегімен белгілеген визуальды берілуі аталады. Компьютерлік графикада бейне деп шығару құрылғысы қабылдай алатын объект айтылады.

АЖЖ (САПР) машина жасау, электроника сияқты барлық өмірлік салаларда қолданылады. Геоақпараттық жүйелер (ГИС) – компьютерлік графика жүйесінің бір түрі. Олар объектілердің жер бетінде орналасуын есепке ала отырып, енгізу мен редактрлеуді орындайды.

Графиктік формат – бұл графиктік бейнені сипаттайтын мәліметтерді жазу тәсілі. Олар графиктік мәліметтердің тиімді және логикалық ұйымдасуы және файлда сақталуы үшін жасалған. Әрбір қолданбалы программа графиктік мәліметтердің қандай да бір түрлерін жасайды және сақтайды. Қазіргі кезде көптеген программалар аралас форматты қолдайды, ол растрлық, векторлық және текстік мәліметтерді бір-біріне енгізуге мүмкіндік береді.

Графиктік файлдар – бұл ары қарай визуальдауға арналған графиктік мәліметтердің кез-келген типтері сақталатын файлдар. Бұл файлдарды ұйымдастыру тәсілдері графиктік формат деп аталады. Файл болып жазылғаннан кейін, сурет сурет болмайды, ол мәліметке айналады, сонымен қатар оның форматы да ауысуы мүмкін. Электрондық кестелер және текстік формат графиктік мәләметтер сақтау үшін қолданыла алады, бірақ олар графиктік болып саналмайды.

Графиктік мәліметтерді екі топқа бөледі: 1. Векторлық

2. Растрлық

Векторлық мәліметтер түзу, тіктөртбұрыш, қисық және осылардың негізінде, кілттік нүктелерді сандық түрде анықтау арқылы жасалына алатын кез келген басқа объектілерді ұсынуға қолданылады. Программа кілттік нүктелерді біріктіру арқылы сызықтар шығарады. Векторлық мәліметтермен атрибуттар туралы мәлімет және келісімдер топтасуы әрқашан байланысады. Келісімдер белгілі және белгісіз болып беріле алады, бірақ олар программаға тәуелді.

Компьютерлік графикада вектор термині сызық бөлігін белгілеу үшін қолданылады, және соңғы нүктелер термесі (набор) беріледі.

Растрлық мәліметтер – бөлек пикселдердің түстерін анықтайтын сандық мәндер термесі.

Пиксельдер – дұрыс торда орналасқан, бейне құрайтын түстік нүктелер.

Техникалық растр дегеніміз шығару құрылғысында бейне көрсету кезінде бөлек пиксельдер түстерін беретін сандық мәндер массиві. Шығару құрылғыларында сурет ішіндегі пиксель түсіне сай келетін, растрлық мәліметтер ішінде сандық мәнді белгілеу үшін пиксельдік мән термині қолданылады. Bitmap термині пиксельдер массивін белгілеу үшін қолданылады (типке байланысты емес), ал биттік тереңдік термині битпен немесе байтпен берілген осы пиксельдердің көлемін нұсқау үшін қолданылады.

Физикалық немесе логикалық пиксельдер

Компьютерлік графикада графикалық объекттің орналасқан жерін нұсқау үшін математикалық координаттар қолданылады, бірақ көрсету құрылғысы – бұл шын физикалық объект болғандықтан, физикалық және логикалық пиксельдер арасында айырмашылық бар.

Физикалық пиксельдер – шығару құрылғысында көрсетілген шын нүктелер, яғни аппараттық және программалық жолмен қорытуға болатын, бейнелеу бетінің ең кіші физикалық элементтері. Физикалық пиксельдер бейнелеу бетінің қандай да бір аймағын алып жатқандықтан, екі көршілес пиксельдер ара қашықтығына шектеулер енгізіледі.

Логикалық пиксельдер – бұл математикалық координаттар, олар орын алулары бар, бірақ физикалық кеңістік алмайды. Сондықтан, логикалық пиксельдерді физикалық пиксельге бейнелеуде физикалық пиксельдердің орналасуы мен шынайы өлшемі есепке алынуы керек.

Адам көзі бір уақытта 2²⁴ түстерді қабылдай алады. Мұнша түсті бейнелей алатын құрылғы truecolor бейнелейді.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары

Компьютерлік графика нені оқытады?
Компьютерлік графиканың негізгі қызметі мен анықтамасы қандай?
Компьютерлік графиканы қолдану сфераларын атаңыз.
Компьютерлік графиканы қолданудың классификациясы.
Компьютерлік графиканың қысқаша тарихына тоқталыңыз.

Дәріс №2. Фрактальды және үш өлшемді графика түсініктері

Жоспар:

Графикалық файлдар форматтары.
Үш өлшемді графиканы өңдеудің программалық жабдықтары.

Фрактальды графика

Фрактал – бұл жекелеген элементтері ата-аналық құрылымдардың қасиеттерін мұраға алатын объект

Фрактальдық қасиеттерге табиғатта қар, кристалдар, өсімдіктер сияқты көптеген объектілер ие болып табылады.

Осылайша қарапайым алгоритм бойынша кез-келген күрделілік деңгейіндегі объектілерді алуға болады, және осы суретті қабылдауға болатын барлық ақпарат ондаған байттан ғана тұрады.

Қазір фракталдарды зерттеу екі бағыт бойынша жүріп келеді:

Фрактал – тірі табиғаттың ең жақсы бағыты
Фрактал ақпарат сығу тәсілі

Фрактальдық геометрия 70 -жылдардың аяғында пайда болды.

Фрактал сөзі латынның fractus – фрагменттерден құралған деген сөзінен шықққан. Фрактал терминін ұсынған Бенуа Мандельброт. Оның анықтамасы бойынша фрактал деп қандай да бір мағынада бүтінге ұқсайтын бөліктерден тұратын құрылымды айтады.

1977жылы Мандельброт «Табиғаттағы фрактальдық геометрия» кітабын басып шығарған. Бұл фракталдық геометрия мен геометрияның бастамасы болды. Кез-келген фракталда өзінің фракталы туралы ақпарат қамтитын бөлігі болады.

Геометриялық фракталдар құру

Фракталдар 2 өлшемді жағдайда қандай да бір сынық көмегімен алады. 3 өлшемді жағдайда генератор деп аталатын қандай да бір бетпен алынады.

Алгоритмнің әрбір қадамында сынықты құрайтьын әрбір кесінді сыныққа –сәйкес масштабтағы генераторға ауыстырылады. Мұндай ауыстыру нәтижесінде элементтердің келесі ұрпағы алынады.

Кох қары үшін 1 – ұрпақта әрбір кесінді әрбіреуі 1/3 кесінді 4 звеноға ауыстырылады.

Келесі ұрпақты алу үшін жаңа элементтің әрбір звеносы сынық-генератор деп аталатын кішірейтілген жасаушы элементке ауыстырылады.

n – ұрпақты қисық кез-келген ақырлы n – де алғыфрактал деп аталады. n → ∞ болғанда фрактал алынады.

жүктеу 19,16 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 118