Grundlagen der Computergrafik
Computergrafik ist eine Kunst, mit Hilfe der Programmierung Bilder auf Computerbildschirmen zu zeichnen. Es beinhaltet die Berechnung, Erstellung und Bearbeitung von Daten. Mit anderen Worten, wir können sagen, dass Computergrafik ein Rendering-Tool für die Erzeugung und Bearbeitung von Bildern ist.
Kathodenstrahlröhre
Das primäre Ausgabegerät in einem grafischen System ist der Videomonitor. Das Hauptelement eines Videomonitors ist dasCathode Ray Tube (CRT), in der folgenden Abbildung gezeigt.
Die Bedienung der CRT ist sehr einfach -
Die Elektronenkanone sendet einen Elektronenstrahl (Kathodenstrahlen) aus.
Der Elektronenstrahl durchläuft Fokussierungs- und Ablenksysteme, die ihn zu bestimmten Positionen auf dem phosphorbeschichteten Bildschirm lenken.
Wenn der Strahl auf den Bildschirm trifft, sendet der Leuchtstoff an jeder Position, die vom Elektronenstrahl berührt wird, einen kleinen Lichtpunkt aus.
Es zeichnet das Bild neu, indem es den Elektronenstrahl schnell über dieselben Bildschirmpunkte zurücklenkt.
Es gibt zwei Möglichkeiten (Zufallsscan und Raster-Scan), mit denen wir ein Objekt auf dem Bildschirm anzeigen können.
Raster-Scan
In einem Raster-Scan-System wird der Elektronenstrahl zeilenweise von oben nach unten über den Bildschirm geführt. Wenn sich der Elektronenstrahl über jede Reihe bewegt, wird die Strahlintensität ein- und ausgeschaltet, um ein Muster von beleuchteten Punkten zu erzeugen.
Die Bilddefinition wird im Speicherbereich gespeichert, der als bezeichnet wird Refresh Buffer oder Frame Buffer. Dieser Speicherbereich enthält die Intensitätswerte für alle Bildschirmpunkte. Gespeicherte Intensitätswerte werden dann aus dem Aktualisierungspuffer abgerufen und zeilenweise (Scanlinie) auf den Bildschirm „gemalt“, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Jeder Bildschirmpunkt wird als bezeichnet pixel (picture element) oder pel. Am Ende jeder Abtastzeile kehrt der Elektronenstrahl zur linken Seite des Bildschirms zurück, um mit der Anzeige der nächsten Abtastzeile zu beginnen.
Zufälliger Scan (Vektorscan)
Bei dieser Technik wird der Elektronenstrahl nur auf den Teil des Bildschirms gerichtet, auf dem das Bild gezeichnet werden soll, anstatt wie beim Raster-Scan von links nach rechts und von oben nach unten zu scannen. Es wird auch genanntvector display, stroke-writing display, oder calligraphic display.
Die Bilddefinition wird als eine Reihe von Strichzeichnungsbefehlen in einem Speicherbereich gespeichert, der als bezeichnet wird refresh display file. Um ein bestimmtes Bild anzuzeigen, durchläuft das System die Befehle in der Anzeigedatei und zeichnet nacheinander jede Komponentenlinie. Nachdem alle Strichzeichnungsbefehle verarbeitet wurden, kehrt das System zum ersten Zeilenbefehl in der Liste zurück.
Random-Scan-Anzeigen zeichnen alle Komponentenlinien eines Bildes 30 bis 60 Mal pro Sekunde.
Anwendung von Computergrafiken
Computergrafik hat zahlreiche Anwendungen, von denen einige unten aufgeführt sind -
Computer graphics user interfaces (GUIs) - Ein grafisches, mausorientiertes Paradigma, mit dem der Benutzer mit einem Computer interagieren kann.
Business presentation graphics - "Ein Bild sagt mehr als tausend Worte".
Cartography - Karten zeichnen.
Weather Maps - Echtzeit-Mapping, symbolische Darstellungen.
Satellite Imaging - Geodätische Bilder.
Photo Enhancement - Schärfen von unscharfen Fotos.
Medical imaging - MRTs, CAT-Scans usw. - Nicht-invasive interne Untersuchung.
Engineering drawings - mechanisch, elektrisch, zivil usw. - Ersetzen der Blaupausen der Vergangenheit.
Typography - Die Verwendung von Zeichenbildern beim Veröffentlichen - ersetzt den harten Typ der Vergangenheit.
Architecture - Baupläne, Außenskizzen - Ersetzen der Baupläne und Handzeichnungen der Vergangenheit.
Art - Computer bieten Künstlern ein neues Medium.
Training - Flugsimulatoren, computergestützte Anweisungen usw.
Entertainment - Filme und Spiele.
Simulation and modeling - Ersetzen von physischen Modellen und Enactments