Kiến thức cơ bản về đồ họa máy tính
Đồ họa máy tính là nghệ thuật vẽ hình ảnh trên màn hình máy tính với sự hỗ trợ của lập trình. Nó liên quan đến tính toán, tạo và thao tác dữ liệu. Nói cách khác, chúng ta có thể nói rằng đồ họa máy tính là một công cụ kết xuất để tạo và thao tác hình ảnh.
Ống tia âm cực
Thiết bị đầu ra chính trong hệ thống đồ họa là màn hình video. Thành phần chính của màn hình video làCathode Ray Tube (CRT), thể hiện trong hình minh họa sau đây.
Hoạt động của CRT rất đơn giản -
Súng bắn điện tử phát ra một chùm electron (tia âm cực).
Chùm tia điện tử đi qua các hệ thống hội tụ và làm lệch hướng nó tới các vị trí xác định trên màn hình phủ phốt pho.
Khi chùm tia tới màn ảnh, phôtôn phát ra một điểm sáng nhỏ tại mỗi vị trí tiếp xúc với chùm điện tử.
Nó vẽ lại hình ảnh bằng cách hướng chùm điện tử trở lại các điểm giống nhau trên màn hình một cách nhanh chóng.
Có hai cách (Quét ngẫu nhiên và quét Raster) mà chúng ta có thể hiển thị một đối tượng trên màn hình.
Quét Raster
Trong hệ thống quét raster, chùm tia điện tử được quét qua màn hình, từng hàng một từ trên xuống dưới. Khi chùm điện tử di chuyển qua mỗi hàng, cường độ chùm sáng được bật và tắt để tạo ra một dạng điểm được chiếu sáng.
Định nghĩa hình ảnh được lưu trữ trong vùng bộ nhớ được gọi là Refresh Buffer hoặc là Frame Buffer. Vùng nhớ này chứa tập hợp các giá trị cường độ cho tất cả các điểm trên màn hình. Các giá trị cường độ đã lưu trữ sau đó được truy xuất từ bộ đệm làm mới và “vẽ” trên màn hình một hàng (dòng quét) tại một thời điểm như thể hiện trong hình minh họa sau.
Mỗi điểm trên màn hình được gọi là pixel (picture element) hoặc là pel. Vào cuối mỗi dòng quét, chùm điện tử quay trở lại phía bên trái của màn hình để bắt đầu hiển thị dòng quét tiếp theo.
Quét ngẫu nhiên (Quét véc tơ)
Trong kỹ thuật này, chùm tia điện tử chỉ được hướng đến phần của màn hình nơi hình ảnh được vẽ chứ không phải quét từ trái sang phải và từ trên xuống dưới như trong quét raster. Nó còn được gọi làvector display, stroke-writing display, hoặc là calligraphic display.
Định nghĩa hình ảnh được lưu trữ dưới dạng một tập hợp các lệnh vẽ đường trong một vùng bộ nhớ được gọi là refresh display file. Để hiển thị một bức tranh xác định, hệ thống sẽ chuyển qua tập hợp các lệnh trong tệp hiển thị, lần lượt vẽ từng dòng thành phần. Sau khi tất cả các lệnh vẽ đường được xử lý, hệ thống sẽ quay trở lại lệnh dòng đầu tiên trong danh sách.
Màn hình quét ngẫu nhiên được thiết kế để vẽ tất cả các đường thành phần của hình ảnh từ 30 đến 60 lần mỗi giây.
Ứng dụng của đồ họa máy tính
Đồ họa Máy tính có nhiều ứng dụng, một số ứng dụng được liệt kê dưới đây:
Computer graphics user interfaces (GUIs) - Mô hình đồ họa hướng chuột cho phép người dùng tương tác với máy tính.
Business presentation graphics - "Một bức tranh đáng giá ngàn lời nói".
Cartography - Vẽ bản đồ.
Weather Maps - Ánh xạ thời gian thực, biểu diễn tượng trưng.
Satellite Imaging - Hình ảnh trắc địa.
Photo Enhancement - Làm sắc nét ảnh bị mờ.
Medical imaging - Chụp MRI, chụp CAT, vv - Khám nội khoa không xâm lấn.
Engineering drawings - cơ khí, điện, dân dụng, vv - Thay thế các bản thiết kế trước đây.
Typography - Việc sử dụng hình ảnh nhân vật trong việc xuất bản - thay thế cho kiểu viết khô cứng trước đây.
Architecture - Phương án xây dựng, bản phác thảo bên ngoài - thay thế các bản thiết kế và bản vẽ tay của quá khứ.
Art - Máy tính cung cấp một phương tiện mới cho các nghệ sĩ.
Training - Trình mô phỏng chuyến bay, hướng dẫn có sự hỗ trợ của máy tính, v.v.
Entertainment - Phim và trò chơi.
Simulation and modeling - Thay thế mô hình vật lý và ban hành