Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
USB-накопитель на флеш-памяти Кэш центрального процессора Дисковая подсистема ПК Понятие архитектуры и структуры ЭВМ Внешние интерфейсы Жесткий магнитный диск Визуализация трехмерных изображений

Курс лекций по персональному компьютеру

Графические библиотеки в языках программирования. Графический конвейер.

OpenGL (Open Graphics Library — открытая графическая библиотека) — спецификация, определяющая независимый от языка программирования кросс-платформенный программный интерфейс для написания приложений, использующих двумерную и трехмерную компьютерную графику. Данный интерфейс включает более 250-ти функций, которые могут использоваться для рисования сложных трехмерных сцен из простых примитивов. OpenGL широко используется при создании видеоигр, САПР, систем виртуальной реальности, визуализации в научных исследованиях. Под Microsoft Windows конкурирует с DirectX. Существует ряд библиотек созданных поверх или в дополнение к OpenGL. Например, библиотека GLU, являющаяся практически стандартным дополнением OpenGL и всегда её сопровождающая, построена поверх последней, то есть использует её функции для реализации своих возможностей. Другие библиотеки, как, например, GLUT и SDL, созданы для реализации возможностей, недоступных в OpenGL. К таким возможностям относятся создание интерфейса пользователя (окна, кнопки, меню и др.), настройка контекста рисования (область рисования, использующаяся OpenGL), обработка сообщений от устройств ввода/вывода (клавиатура, мышь и др.), а также работа с файлами. Обычно, каждый оконный менеджер имеет собственную библиотеку-расширение для реализации вышеописанных возможностей, например, WGL в Windows или GLX в X Window System, однако библиотеки GLUT и SDL являются кросс-платформенными, что облегчает перенос написанных приложений на другие платформы. Значение информации и её защиты Современный мир характеризуется такой интересной тенденцией, как постоянное повышение роли информации. Как известно, все производственные процессы имеют в своём составе материальную и нематериальную составляющие. Первая – это необходимое для производства оборудование, материалы и энергия в нужной форме (то есть, чем и из чего изготавливается предмет). Вторая составляющая – технология производства (то есть, как он изготавливается). В последнее столетие появилось много таких отраслей производства, которые почти на 100% состоят из одной информации, например, дизайн, создание программного обеспечения, реклама и другие.

Библиотеки, как GLEW («The OpenGL Extension Wrangler Library») и GLEE («The OpenGL Easy Extension library») созданы для облегчения работы с расширениями и различными версиями OpenGL. Это особенно актуально для программистов в Windows, так как, заголовочные и библиотечные файлы, поставляемые с Visual Studio, находятся на уровне версии OpenGL 1.1.

OpenGL имеет только набор геометрических примитивов (точки, линии, полигоны) из которых создаются все трехмерные объекты. Порой подобный уровень детализации не всегда удобен при создании сцен. Поэтому поверх OpenGL были созданы более высокоуровневые библиотеки, такие как Open Inventor и VTK. Данные библиотеки позволяют оперировать более сложными трехмерными объектами, что облегчает и ускоряет создание трехмерной сцены. Графический конвейер

Модельное преобразование. Переводит модель, заданную в локальных (собственных) координатах, в глобальное (мировое пространство) Модель «собирается» из частей, с помощью модельных преобразований На выходе – модель в единых мировых координатах Видовое преобразование «Подгоняет» мир под стандартную камеру, преобразует мировую систему координат в видовые координаты (которые подходят для «стандартной» камеры На выходе – модель, готовая к проекции на экран Проективное преобразование Выполняет 3D преобразование, подготавливая модель к переходу на 2D (используется перспективное деление) . После перспективного преобразования необходимо отбросить координату z и получить значения в оконных координатах (обычно от –1 до 1)

Системы кодирования цвета.

Цветовые пространства

Составной цвет задаётся упорядочен набором знач-ий и предст собой точку в цветовом простр

ве.Наиболее распр-м способом передачи цвета явл модель RGB,т.е. треплётом 3-х цвет-х компонентов.

//красн цв(255,0,0) или (100%,0,0); чёрный цв(0,0,0); белый цв(255,255,255).

Порядок следования цвет-х составляющих м.б. произвольный,а порядок и обработка-разные в различных форматах(RGB,GBR,BRG).

Типы палитры

1).Одноканал палитра предусматрив только одну цвет величину для кажд элемента изображения,причём эта цвет величина явно указывает цвет пикселя.//каждый элем-т м.б. преставлен: (G)=223-вся палитра зел цв,интенс-ю от 0 до 255.

2).Многоканал палитра предусм две или более цвет величины для кажд цвет элемента.//(215,120,18)-грязно-коричн цвет.

3).Пиксельно-ориентир палитра хранит все данные о цветах пикселей в виде последовател-ти битов в кажд элементе массива.//Тогда палитра им вид: (RGB)(RGB)(RGB).

4).Плоскостно-ориентир палитра-в ней цветовые составл-ие пикселя разделены:величины,соответ-ие определ цвет каналу,сохран вместе и палитра в этом случае сост из 3-х одноканал палитр по одной для каж цвет канала.//(RRR)(GGG)(BBB).

Одноканал пиксельно-ориентирован палитра сод-т одно пиксел значение на элемент.Многоканал пикс-ориентир палитра также хранит по одному пикселю на элемент,но каж пиксель сод-т два или более цвет-х каналов данных.Одноканал плоск-ориентир палитра хранит 1 пиксель на элемент и 1 бит на плоскость.Многоканал плоск-ориентир палитра сод-т одно знач цвет канала на элемент.

  

  

Цвет

Рецептер человеч глаза различает цветов излучение в диапозоне длины волны от 380 до 770 нм.Волны различной длины восприним человеч глазом по-разному.Система визуал восприятия легче различает близко расположен цвета,особенно.если они разделены видимым объектом.Для восприятия цвета важное знач имеет то,как этот цвет получен.На дан момент не сущ-ет идеал цвет модели для представл цвета из-за разн способа его получения на различных устр-х.Всё множ-во цветов,кот получ-ся путём смешив-ия основных цветов,образуют цветовую гамму.В графичес файлах для представл цветов использ цвет модели:аддитивная и субтрактивная.

Аддитивная модель цвета получ посредством сложения основн цвета с чёрным.Чем больше интенс-ть добавляемого цвета,тем ближе результир-ий цвет к белому.Смешив всех основных цветов даёт чисто белый цвет.если их интенс-ть max.И чисто чёрный,если интенс-ть min. Аддитивный цвет среды явл самосветящимся.//цвет на мониторе.

Субтрактивная модель цвета получ посредством вычитания основн цвета из белого.Чем больше интенс-ть вычитаемого цвета,тем ближе результир-ий цвет к чёрному.Смешивание всех цветов созд чёрный цвет,когда знач их интенс-ти max.Отсутствие всех основных цветов-белый цвет.Субтрактивные среды явл отражающими.//изображение на бумаге.

Модель RGB.Она явл аддитивной моделью.Если все три величины треплета им одинак знач,то это оттенки серого цвета.

Модель CMY(голубой-пурпурный-жёлтый).Она явл субтрактив моделью.Примен для получения цветов изображ на белой поверхн-ти.использ в большин-ве устр-в вывода.При освещении каж из основных цветов поглощает добавляющий его цвет:

голубой поглощает красный,пурпурный-зелёный,жёлтый-синий.

Теоретически,при вычитании всех основных цветов,результирующим явл чёрный.Но на практике получить чёрный цвет сложно и поэтому эта модель дополнена отдел чёрной цветовой компонентой

(CMYK)-это 4-х цветная печать.Значения представл в %.

Модель HSV(оттенок-насыщ-яркость(величина)).В этой модели не смешив основн цвета,а измен св-ва цвета.Здесь оттенок-это цвет.

Насыщ-ть(цветность) определяет кол-во белого в оттенке,т.е. в полн-ю насыщенном 100% оттенке не сод-ся белого и такой оттенок счит-ся чистым;если знач-ие насыщ-ти в оттенке присут-ет,то оттенок будет светлее по цвету.

//красн оттенок +50% насыщ =розовый цвет.

Яркость-интенсивность свечения цвета.Оттенок с высокой интенс-ю явл очень ярким;с низ интенс-ю-тёмным.Чёрный и белый цвет смешив-ся с основными цветами для получения оттенков tint,shade,tone.

Оттенок tint явл.чистым полн насыщенным цветом,смешан с белым. Оттенок shade явл полн-ю насыщен цветом,смеш с чёрным. Оттенок tone-полн насыщен цвет,к кот добавлен серый.

Итак,насыщеннсть представл собой кол-во белого.Яркость-кол-во чёрного.Оттенок-это тот цвет,к кот добавляется белый и чёрный.

Сущ-ют модиф-ии этой модели:HIS(интенс-ть),HSL(люменесцент- освещён),HBL(яркость), YUV(Y,U,V-сигнал).Модель YUV основана на линейном преобраз-ии данных в RGB изображ и примен-ся для кодир-ия цвета в телевидении.Y-полутон(яркость),U,V-цветность.

Сущ-ют модиф-ии этой модели:YCbCr,YPbPr,полутоновая модель(сост из чёрн,бел и оттенков серого).Бел и чёрн соответ-ют граничн знач-ям диапазона.Чёрн соответ min интенс-ти,белый-max интенс-ти.Эта гамма всех цветов серого цвета.Кажд точка состоит из 3-х составл-х с равной величиной основных цветов,

кот не им насыщ-ти и различ-ся только интенс-ю.

Цвет

RGB

CMY

HSV

красн

255,0,0

0,255,255

0,240,120

жёлт

255,255,0

0,0,255

40,240,120

зел

0,255,0

255,0,255

80,240,120

синий

0,0,255

255,0,0

160,240,120

чёрн

0,0,0

255,255,255

180,0,0

белый

255,255,255

0,0,0

160,0,240

серый

127,127,127

127,127,127

160,0,120

Наложение изображ-ий.Прозрачность.

Если изображ-ие непрозрачно,то не сущ-ет усл-ий,при кот-х можно наложить одно изображ на др и увидеть при этом видеть элем-ты нижнего изображения.Чтобы изображ могли накладыв-ся,для этого задаётся прозрачн-ть изображ на уровне или всего изображ или фрагмента или отдел пикселя.Прозрачн-ть

управл при помощи дополнител инф-ии,содерж-ся в кажд элементе пиксел-х данных.Каждому пиксел-ому

значению добавл-ся по крайней мере один оверлейный бит.Его установка позволяет программе визуал-ии

 выборочно игнорир-ть те пиксельные значения,у кот-х этот бит установлен.

// 16 бит на 1 пиксел знач,то 16 бит =5 бит+5 бит+5 бит(3 цветовых канала)+1 оверл бит

Программа визуал-ии может переключ оверл бит,что будет пониматься.как команда:игнорировать дан пиксель.Т.о.,появится возм-ть наложить два изображ-ия,причём переключить оверл биты нужно в верхнем изображ,чтобы ч/з него было видно нижнее изображ-ие.Программа визуал-ии может выборочно переключать оверл бит пиксел-х знач-ий задан цвета,а также отключить отображ-ие любых областей изображ-ия,не окрашен-х в дан цвет.Процесс отключения любых областей изображ-ия и наложение разн-х

 изображ-ий наз цветной рирпроекцией.

Сущ-ет также др вар-т наложения изображ за счёт измен нижней прозрачности и наклад-х картинок.В этом сл кажд пиксел знач-ие сод-т не один оверл бит,а обычно 8.

// 32 бита =8 бит+8 бит+8 бит+5 бит прозрачности.

8 бит прозрачности-альфа-канал

0-кажд пиксель полностью прозрачен

255-кажд пиксель полностью непрозрачен

Данные и прозрачн-ти могут сохран-ся,как в виде пиксел-х данных,так и в виде четвёрки плоск-ти,сохран тем же способом,что и данные палитры.Инф-ия о прозрачн-ти также может сохран в виде отдел блока,не зависящего от остал данных изображ-ия.Это позволяет манипулир-ть данными о прозрачн-ти отдельно от данных изображ-ий.

13. Устройства вывода

Лазерная

печать

 

 
 

Подпись: Графопостроители

 растровые 

струйная

технология

 

устройства

микрофильмирования,

фотопостроители

 
 


Дисплеи

 


 

Мозаично – адресуемые:

плазменная панель;

на жидких кристаллах;

на светодиодах

 
Подпись: Растровые (с регенерацией, построчное сканирование)

  Векторные

с регенерацией

 

на запоминающей

трубке

 
 


 

 


Принципы программного управления В основе архитектуры современных вычислительных систем лежат базовые принципы, предложенные фон-Нейманом для построения "универсального вычислителя". Они получили название "принципы фон-Неймана" или "принципы программного управления".
Курс лекций по персональному компьютеру