コンピュータグラフィックスの基本
コンピュータグラフィックスは、プログラミングの助けを借りてコンピュータ画面に絵を描く芸術です。これには、データの計算、作成、および操作が含まれます。言い換えれば、コンピュータグラフィックスは画像の生成と操作のためのレンダリングツールであると言えます。
ブラウン管
グラフィカルシステムの主要な出力デバイスはビデオモニターです。ビデオモニターの主な要素はCathode Ray Tube (CRT), 次の図に示します。
CRTの操作は非常に簡単です-
電子銃は電子ビーム(陰極線)を放出します。
電子ビームは、蛍光体でコーティングされたスクリーン上の指定された位置に向けて集束および偏向システムを通過します。
ビームがスクリーンに当たると、蛍光体は電子ビームが接触する各位置に小さなスポットの光を放出します。
電子ビームを同じスクリーンポイントにすばやく戻すことにより、画像を再描画します。
画面にオブジェクトを表示するには、2つの方法(ランダムスキャンとラスタースキャン)があります。
ラスタースキャン
ラスタースキャンシステムでは、電子ビームは画面上を上から下に一度に1行ずつ掃引されます。電子ビームが各列を横切って移動すると、ビーム強度がオンまたはオフになり、照射スポットのパターンが作成されます。
画像定義は、と呼ばれるメモリ領域に保存されます Refresh Buffer または Frame Buffer。このメモリ領域は、すべてのスクリーンポイントの強度値のセットを保持します。次に、保存された強度値がリフレッシュバッファから取得され、次の図に示すように、一度に1行(スキャンライン)画面に「ペイント」されます。
各スクリーンポイントは、 pixel (picture element) または pel。各スキャンラインの終わりに、電子ビームは画面の左側に戻り、次のスキャンラインの表示を開始します。
ランダムスキャン(ベクタースキャン)
この技術では、電子ビームは、ラスタースキャンのように左から右、上から下にスキャンするのではなく、画像が描画される画面の部分にのみ向けられます。とも呼ばれますvector display, stroke-writing display, または calligraphic display。
画像の定義は、線画コマンドのセットとして、メモリの領域と呼ばれる領域に保存されます。 refresh display file。指定された画像を表示するために、システムは表示ファイル内の一連のコマンドを循環し、各コンポーネントラインを順番に描画します。すべての線画コマンドが処理された後、システムはリストの最初の線画コマンドに戻ります。
ランダムスキャンディスプレイは、画像のすべてのコンポーネントラインを毎秒30〜60回描画するように設計されています。
コンピュータグラフィックスの応用
コンピュータグラフィックスには多数のアプリケーションがあり、そのうちのいくつかを以下に示します。
Computer graphics user interfaces (GUIs) −ユーザーがコンピューターと対話できるようにするグラフィックのマウス指向のパラダイム。
Business presentation graphics −「絵は千の言葉に値する」。
Cartography −マップの描画。
Weather Maps −リアルタイムのマッピング、記号表現。
Satellite Imaging −測地線画像。
Photo Enhancement −ぼやけた写真をシャープにします。
Medical imaging − MRI、CATスキャンなど。-非侵襲的内部検査。
Engineering drawings −機械的、電気的、市民的など。-過去の青写真を置き換える。
Typography −出版におけるキャラクター画像の使用-過去のハードタイプを置き換える。
Architecture −建設計画、外観スケッチ-過去の青写真と手描きを置き換えます。
Art −コンピューターはアーティストに新しい媒体を提供します。
Training −フライトシミュレーター、コンピューター支援教育など。
Entertainment −映画とゲーム。
Simulation and modeling −物理モデリングと制定法の置き換え