История развития и области применения компьютерной графики презентация

В.Верстак, С.Бондаренко, М.Бондаренко. 3dsMax8 [на 100%]. Питер, 2007.
Ю.А.Шпак. 3dsMax9 Океан из капель. Москва, 2007.
А.С.Стиренко 3dsMax9 Самоучитель. Москва, 2008.
intuit.ru - Основы 3ds Max 2009

Компьютерная графика
- это наука, предметом изучения которой является создание, хранение, обработка моделей и их изображений на ПК (раздел информатики, который занимается проблемами получения изображений на ПК: рисунков, чертежей, мультипликаций и т.д.)
Задачи:
создание 3-х мерного изображения;
визуализация изобр.;
действия с изобр. (поворот, масштабирование, перемещение и т.д.)

КГ выполняет автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и отображения графической информации с пом. компьютера.
Графическая информация – это модели объектов и их изображения.
Если пользователь может управлять характеристиками объектов, то говорят про интерактивную компьютерную графику.

История развития КГ
1930 г.- США В.Зворыкин создал ЭЛТ, что впервые позволило получить на экране движущиеся механические частицы;
1951г. в Массачусетском технологическом институте для системы противовоздушной обороны военно-морского флота США разработано первый дисплей для компьютера “Вихрь” (Джей Форрестер);
1961 г. студент Стив Рассел создал первую комп. видеоигру Spacewar. Первая анимация;

1962 г. Айвен Сазерленд (МТИ) создал программу компьютерной графики “Блокнот”;
В конце 70-х для космич. пром. появились летные тренажеры, основанные на комп. графике;
1982 г. фильм “Трон”, в котором впервые использовались кадры, синтезированные на компьютере.
1990 г. методы КГ - основной инструмент организации диалога “человек-комп.”

Области применения комп. графики
Промышленность- комп. моделирование процессов с графическим отображением происходящего на экране. Наприм., разработка новых автомобилей происходит на комп. от стадии первичных эскизов внешнего вида корпуса автом. до рассмотрения поведения деталей автом. в различных дорожных условиях;
Медицина – комп. томографы, позволяющие заглянуть внутрь тела и поставить правильный диагноз

Архитектура системы автоматизир. проектирования (AutoCad) позволяет сделать полный проект здания;
Химики изучают сложные молекулы белков, пользуясь средствами комп. отображения данных;
Телевидение и кинематография;
Современные операционные системы работают в графическом режиме

Виды комп. графики
Отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора

Растровая графика
Комп. растровое изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой - цветная точка.
Осн. елем. растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то точка наз. пикселем (от англ. pixel - picture element).

Создается:
фотоаппаратами,
сканерами,
в растровом редакторе,
путем экспорта из векторного редактора.
Преимущества: позволяет создать практически любой рисунок, независимо от сложности.
Недостатки: большой размер файлов в простых изображениях.

Векторная графика
Основным логическим элементом явл. геометрический объект.
В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (т.н. примитивы - прямоугольник, круг, эллипс, линия).
Благодаря этому форму, цвет, положение объектов из которых состоит изображение, м. описывать с помощью математических формул.

Простейшими объектами явл.:
Точка - М (x,y)
Прямая - y=kx+b
Отрезок прямой - a(M;P)
Кривая второго порядка
x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5=0
Кривая третьего порядка
x3+a1y3+a2x2y+a3xy2+a4x2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+a9=0
Кривая Безье
упрощенный вид кривой третьего порядка.
Все задаются своими формулами

Растровые изображения плохо масштабируются, тогда как векторные м.б. неограниченно увеличены без потери качества

Фрактальная графика
как и векторная вычисляется, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти комп. не сохраняются.
Изображение строится по уравнению.
Простейшим элементом является фрактальный треугольник.

Про фрактальную графику : www.klyaksa.ru

Фрактал (fractus - измельченный, сломанный, разбитый)
-- геом. фигура, обладающая свойством самоподобия (составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком).
Фракт. гр. - для автоматической генерации изображений путем матем. расчетов.
Создание фракт. художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании

Простейший фрактал - триадная кривая
(1904 р. математик Хельг фон Кох)

Снежинка Коха

Лист

Треугольник Серпинского

Множество Мандельброта

Применение комп. графики
векторная
для рекламных и дизайнерских работ
фрактальна
для разработки развлекательн. программ
растровая
для разработки электрон. и полиграф. изданий
Сканер и цифровые устройства
Комп. программы
Языки программир.
Чаще всего при создании используют

Cвет и цвет
Свет, как физическое явление представляет собой поток электромагнитных волн разной длинны и амплитуды. Глаз воспринимает эти волны в диапазоне 350~780 нм.
Цвет это характеристика восприятия глазом электромагнитных волн разной длинны (длинна волны определяет для глаза цвет, а ее амплитуда - яркость)

Глаз человека

На рис. – кривые восприятия рецепторов глаза к эл.-магн. волнам различн.длинны

Именно таким образом рецепторы глаза посылают в мозг человека сигнал RGB (красный, зеленый, синий)

Если цвет содержит все видимые длины волн в приблизительно равных количествах, то он наз. ахроматичным и при максимальной интенсивности воспринимается как белый, а при более низких интенсивностях – как оттенки серого.
Интенсивность света удобно рассматривать в диапазоне 0~1, і тогда нулевое значение соответствует черному цвету
Если цвет содержит длины волн в неравных пропорциях, то его наз. хроматичным.

Для описания цвета в КГ используют различные цветовые модели

Цветовая модель
это способ формального описания цвета на основе составляющих его компонентов

Любой цвет является комбинацией трех основных:
красного (red),
зеленого (green),
синего (blue).
При “смешивании” двух основных цветов образуется результирующий
красный+зеленый=желтый,
зеленый+синий=бирюзовый,
синий+красный=лиловый.
“Смешать” все три цвета – белый
Все цвета “выключить” - черный

Модель RGB
является аддитивной (add – сложить), т.е. для
получения нового оттенка необх. смешать основные цвета в соотв. пропорциях.
Каждой точке соответствует три цифры, отражающих интенсивность каждого цвета
Напр., (0, 0, 255)

Модель CMYK
явл. субтрактивной (subtrakt-отнять). Цветовыми компонентами CMYК являются цвета, полученные отниманием основных из белого:
Голубой = белый - красный = зел. + синий
Лиловый = белый - зеленый = красн. + синий

Комп. программы при работе с цветовыми моделями имеют спец. инструменты для смешивания разл. цветов.
Но т.к. художники не воспринимают метод смешивания RGB-цветов, разработчики ПО предложили три свойства цвета:
оттенок (hue) – тон радуги;
насыщенность (saturation) – содержи-мое в цвете серого;
яркость (brightness) – интенсивность, с которой излучается цвет
HSB-свойство

Модель HSB
явл. перцепционной (Perception-восприятие) – настроена под восприятие цвета человеком.
Основные цвета убывают по яркости сверху вниз.

RGB
телевизоры, мониторы
Основн.компон: красный - Red зеленый -Green синий - Blue
Основа : черный
CMYK
для принтеров.
Основн.компон.:
голубой-Cyan
лиловый-Magenta
желтый-Yellow
черный -blacK
Основа:
белый
HSB
при рисовании.
Осн.компон.:
оттенок-Hue насыщенность - Saturation яркость -Brightness
Основа:
черный

Выводы
История развития и области применения КГ
Виды КГ (растровая, векторная, фрактальная)
Свет и цвет в КГ (Свет-особенность видения человеком окружающей среды. Рецепторы глаза посылают в мозг человека сигналы RGB)
Цветовые модели (RGB, CMYK, HSB)

Новое на 2014й
http://www.plam.ru/compinet/3ds_max_2008_dlja_dizaina_intererov/p4.php
По умолчанию в 3ds Max включена видовая система координат View (Видовая). Она характеризуется тем, что во всех окнах проекций, кроме перспективного, используется система координат экрана Screen (Экранная), в которой направление осей зависит от выбранного видового окна.
Как вы уже знаете, все трехмерные объекты перемещаются по оси Х – горизонтально (справа налево и слева направо); по оси Y – к наблюдателю и от наблюдателя; по оси Z – вертикально (вверх и вниз) ( см. рис. 2.3). Эта система координат называется мировой, или глобальной (World). Глобальная система координат является единой системой координат для всех объектов сцены. Значок глобальной системы координат отображается в левом нижнем углу каждого вида. Глобальная система координат используется в окне проекции Perspective (Перспективный вид).
Экранная система координат (Screen) используется в ортогональных видах, то есть в окнах проекций Тор (Вид сверху), Front (Вид спереди) и Left (Вид слева). В этих окнах проекций трехмерные тела спроецированы на заданную плоскость в виде двухмерных. Согласно системе координат Screen (Экранная), оси всегда одинаково повернуты в любом видовом окне: X – вправо,Y– вверх, а Z направлена от наблюдателя, то есть проецируется в точку.
Видовая система координат (View) сочетает в себе две предыдущие системы.

Материал взят из http://www.intuit.ru
Курс Алгоритмические основы современной компьютерной графики.
Вопросы НУЖНО ДОПОЛНИТЬ
Назовите основные области применения компьютерной графики.
Каковы основные направления развития компьютерной графики? Какие задачи они решают?
Расположите в убывающем порядке чувствительность рецепторов глаза к цветам: красный, зеленый, синий.
Что является основой цветовой модели HSV и HLS?
Какие геометрические объекты считаются примитивами?
Какие требования предъявляются к набору геометрических примитивов?
Модели
Системы координат

Понятие компьютерной графики. Основные направления КГ: визуализация, обработка изображений и распознавание изображений.
Сферы применения КГ.
Растровая графика. Основные элементы изображения. Сферы применения. Возможности и недостатки. Примеры программных средств для работы с растровой графикой.
Векторная графика. Основные элементы изображения. Сферы применения. Возможности и недостатки. Примеры программных средств для работы с векторной графикой.
Фрактальная графика. Принципы построения фрактального изображения. Пример. Сферы применения фрактальной графики.
Основные понятия КГ: Разрешение изображения и его размер.
Основные понятия КГ: Цветовое разрешение и цветовые модели
Основные понятия КГ: законы колориметрии.
Основные понятия КГ: Цветовая модель RGB.