Podstawy grafiki komputerowej
Grafika komputerowa to sztuka rysowania obrazów na ekranach komputerów za pomocą programowania. Obejmuje obliczenia, tworzenie i manipulowanie danymi. Innymi słowy, możemy powiedzieć, że grafika komputerowa jest narzędziem renderującym do generowania i manipulowania obrazami.
Kineskop
Podstawowym urządzeniem wyjściowym w systemie graficznym jest monitor wideo. Głównym elementem monitora wideo jestCathode Ray Tube (CRT), pokazano na poniższej ilustracji.
Obsługa CRT jest bardzo prosta -
Działo elektronowe emituje wiązkę elektronów (promienie katodowe).
Wiązka elektronów przechodzi przez układy ogniskowania i odchylania, które kierują ją w określone pozycje na ekranie pokrytym luminoforem.
Kiedy wiązka uderza w ekran, luminofor emituje małą plamkę światła w każdym położeniu, z którym styka się wiązka elektronów.
Odświeża obraz, kierując wiązkę elektronów z powrotem na te same punkty ekranu.
Istnieją dwa sposoby (skanowanie losowe i skanowanie rastrowe), za pomocą których możemy wyświetlić obiekt na ekranie.
Skanowanie rastrowe
W systemie skanowania rastrowego wiązka elektronów jest przesuwana po ekranie, po jednym rzędzie od góry do dołu. Gdy wiązka elektronów porusza się w każdym rzędzie, intensywność wiązki jest włączana i wyłączana, aby utworzyć wzór oświetlonych punktów.
Definicja obrazu jest przechowywana w obszarze pamięci o nazwie Refresh Buffer lub Frame Buffer. Ten obszar pamięci zawiera zestaw wartości intensywności dla wszystkich punktów ekranu. Przechowywane wartości intensywności są następnie pobierane z bufora odświeżania i „malowane” na ekranie po jednym wierszu (linii skanowania), jak pokazano na poniższej ilustracji.
Każdy punkt ekranu jest określany jako plik pixel (picture element) lub pel. Pod koniec każdej linii skanowania wiązka elektronów powraca do lewej strony ekranu, aby rozpocząć wyświetlanie następnej linii skanowania.
Skanowanie losowe (skanowanie wektorowe)
W tej technice wiązka elektronów jest kierowana tylko do części ekranu, w której ma zostać narysowany obraz, zamiast skanowania od lewej do prawej i od góry do dołu, jak w przypadku skanowania rastrowego. Nazywa się to równieżvector display, stroke-writing display, lub calligraphic display.
Definicja obrazu jest przechowywana jako zestaw poleceń rysowania linii w obszarze pamięci zwanym refresh display file. Aby wyświetlić określony obraz, system przechodzi przez zestaw poleceń w pliku wyświetlania, rysując po kolei każdą linię komponentu. Po przetworzeniu wszystkich poleceń rysowania linii system przechodzi z powrotem do pierwszego polecenia wiersza na liście.
Wyświetlacze ze skanowaniem losowym są przeznaczone do rysowania wszystkich linii składowych obrazu od 30 do 60 razy na sekundę.
Zastosowanie grafiki komputerowej
Grafika komputerowa ma wiele aplikacji, z których niektóre są wymienione poniżej -
Computer graphics user interfaces (GUIs) - Graficzny paradygmat zorientowany na mysz, który umożliwia użytkownikowi interakcję z komputerem.
Business presentation graphics - „Jeden obraz jest wart tysiąca słów”.
Cartography - Mapy rysunkowe.
Weather Maps - Mapowanie w czasie rzeczywistym, reprezentacje symboliczne.
Satellite Imaging - Obrazy geodezyjne.
Photo Enhancement - Wyostrzanie niewyraźnych zdjęć.
Medical imaging - MRI, tomografia komputerowa itp. - Nieinwazyjne badanie wewnętrzne.
Engineering drawings - mechaniczne, elektryczne, cywilne itp. - Zastępowanie planów z przeszłości.
Typography - Wykorzystanie wizerunków postaci w publikacjach - zastąpienie twardego typu przeszłości.
Architecture - Plany konstrukcyjne, szkice zewnętrzne - zastępujące plany i rysunki ręczne z przeszłości.
Art - Komputery zapewniają artystom nowe medium.
Training - Symulatory lotu, instrukcje wspomagane komputerowo itp.
Entertainment - Filmy i gry.
Simulation and modeling - Zastępowanie modeli fizycznych i aktów prawnych