close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Компьютерная геометрия и графика (СР 09.05.01)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет
имени Г.Ф. Морозова»
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА
Методические указания для самостоятельной работы
студентов по специальности
09.05.01 – Применение и эксплуатация автоматизированных систем
специального назначения
специализация Автоматизированные системы обработки информации
и управления специального назначения
Воронеж 2017
УДК 004
Скворцова, Т.В. Компьютерная геометрия и графика Текст: методические указания для самостоятельной работы студентов по специальности
09.05.01 – Применение и эксплуатация автоматизированных систем специального назначения / Т.В. Скворцова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО
«ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова». – Воронеж, 2017. – 21 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО
«ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова» (протокол № __ от _______ 2017 г.)
Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ
ВПО ВГАУ д-р.техн.наук., проф. Д.Н. Афоничев
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 3
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ......................................................................... 3
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ .................................................. 5
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ......................................................................................... 14
ТЕСТ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ............................................................................ 15
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................. 20
3
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания подготовлены в соответствии с рабочей программой дисциплины «Графические системы» для студентов по направлениям подготовки 15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств. Целью изучения данной дисциплины является изучение принципов
построения и функционирования графических систем на персональных ЭВМ,
основных характеристик технического обеспечения графических систем,
знакомство с принципами реализации и элементами двухмерной (2D) и трехмерной (3D) компьютерной графики.
В результате освоения дисциплины студент должен:
– владеть знаниями принципов работы графических систем с произвольным сканированием и графических систем растрового сканирования, основ аффинных преобразований в 2D и 3D графике, растровых алгоритмов для
построения графических примитивов, способов аппроксимации фигур сплайновыми кривыми и поверхностями, цветовых моделей компьютерной графики;
– уметь графически решать задачи геометрического характера и создавать плоские изображения пространственной фигуры, представлять технические решения с использованием средств компьютерной графики;
– владеть навыками работы в системах автоматизированного проектирования.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Информационные модели изображений. Информационные модели
цвета.
Информационная модель изображения, схема работы. Устройство и
основные свойства базовой информационной модели векторного изображения. Пиксельная информационная модель. Представление графической информации на основе фрактальной графики.
Природа цвета и физиологические основы восприятия. Излученный и
отраженный свет. Кодирование изображения в различных цветовых моделях:
аддитивная цветовая модель RGB; субтрактивная цветовая модель CMYK;
цветовая модель HSV.
Тема 2. Принципы построения и функционирования графических систем
4
Классификация и обзор современных графических систем. Основные
функциональные возможности современных графических систем. Организация диалога в графических системах. Способы реализации интерактивных
графических систем. Применение интерактивных графических систем.
Тема 3. Основные характеристики технического обеспечения графических
систем
Растровые графические дисплеи с регенерацией изображения; графические адаптеры, плоттеры, принтеры, сканеры. Физические принципы создания изображения для растрового графического монитора: регенерация изображения, развертка, буфер кадра, построчное сканирование. Графические
процессоры, аппаратная реализация графических функций. Понятие конвейера ввода и вывода графической информации.
Тема 4. Базовые растровые алгоритмы
Основные функции базовой графики. Алгоритмы вывода прямой линии, окружности, эллипса. Алгоритмы вывода фигур. Алгоритмы закрашивания (простейший алгоритм закрашивания, волновой алгоритм, алгоритм закрашивания линиями). Заполнение прямоугольников. Заполнение круга. Алгоритм вывода толстой и пунктирной линии.
Тема 5. Объектно-ориентированное графическое моделирование. Параметрические примитивы.
Графические объекты и их классы. Атрибуты класса графических объектов. Методы класса графических объектов. Форматы векторных графических файлов. Параметризация графического объекта. Модели прямой линии,
окружности, эллипса; сплайны и кривые Безье; полигоны.
Тема 6. Работа с графическими объектами. Вывод векторных изображений.
Способы визуализации трехмерных изображений: каркасная визуализация; показ с удалением невидимых точек и линий; закрашенные изображения. Классификация алгоритмов графического вывода в зависимости от способов визуализации. Алгоритмы удаления и отсечения. Форматы сохранения
и экспорта.
Тема 7. Методы и алгоритмы трехмерной графики.
5
Модели описания поверхностей. Аналитическая модель. Векторная полигональная модель. Воксельная модель. Преобразование моделей описания
поверхностей. Визуализация объемных изображений. Раскрашивание и тонирование поверхностей.
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Дисциплина «Графические системы» предусматривает практические
занятия, темы которых приведены в табл. 1. Студенты после выполнения каждой работы составляют письменный отчет, который устно защищается.
Таблица 1
№ п/п
Наименование практических работ
1
2
1 Введение в AutoCAD 2007. Основные команды рисования.
2 Вспомогательные режимы и настройки рисования.
3 Основные методы редактирования.
4 Дополнительные методы редактирования.
5 Рисование и редактирование сложных объектов.
6 Штриховка и нанесение размеров.
Окончание табл. 1
1
7
8
9
10
11
2
Блоки. Атрибуты блоков. Штамп чертежа. Добавление текста и таблиц.
Изометрическое черчение. Трѐхмерное представление объектов.
Основы трѐхмерного рисования и редактирования. Моделирование
трѐхмерных поверхностей.
Построение твердотельных моделей.
Редактирование твердотельных моделей.
Отчет по практическим работам может включать выполнение индивидуальных практических заданий, выдаваемых преподавателем.
Индивидуальные задания к практическим работам 1-6
6
7
8
9
10
11
12
13
14
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ
1. Информационная модель изображения, схема работы.
2. Устройство и основные свойства базовой информационной модели
векторного изображения.
3. Пиксельная информационная модель. Представление графической
информации на основе фрактальной графики.
4. Природа цвета и физиологические основы восприятия. Излученный и
отраженный свет.
5. Кодирование изображения в различных цветовых моделях: аддитивная цветовая модель RGB; субтрактивная цветовая модель CMYK; цветовая
модель HSV.
6. Классификация и обзор современных графических систем. Основные
функциональные возможности современных графических систем. Организация диалога в графических системах.
7. Способы реализации интерактивных графических систем. Применение интерактивных графических систем.
8. Растровые графические дисплеи с регенерацией изображения; графические адаптеры, плоттеры, принтеры, сканеры. Физические принципы соз-
15
дания изображения для растрового графического монитора: регенерация
изображения, развертка, буфер кадра, построчное сканирование.
9. Графические процессоры, аппаратная реализация графических функций. Понятие конвейера ввода и вывода графической информации.
10. Основные функции базовой графики. Алгоритмы вывода прямой линии, окружности, эллипса. Алгоритмы вывода фигур.
11. Алгоритмы закрашивания (простейший алгоритм закрашивания, волновой алгоритм, алгоритм закрашивания линиями). Заполнение прямоугольников. Заполнение круга. Алгоритм вывода толстой и пунктирной линии.
12. Графические объекты и их классы. Атрибуты класса графических
объектов. Методы класса графических объектов. Форматы векторных графических файлов.
13. Параметризация графического объекта. Модели прямой линии, окружности, эллипса; сплайны и кривые Безье; полигоны.
14. Способы визуализации трехмерных изображений: каркасная визуализация; показ с удалением невидимых точек и линий; закрашенные изображения.
15. Классификация алгоритмов графического вывода в зависимости от
способов визуализации. Алгоритмы удаления и отсечения. Форматы сохранения и экспорта.
16. Модели описания поверхностей. Аналитическая модель. Векторная
полигональная модель. Воксельная модель.
17. Преобразование моделей описания поверхностей. Визуализация объемных изображений. Раскрашивание и тонирование поверхностей.
ТЕСТ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Устройство не имеет признака, по которому подобраны все остальные устройства из приведенного ниже списка:
а) сканер; б) плоттер; в) графический дисплей; г) принтер.
2. Точечный элемент экрана дисплея называется:
а) точкой; б) зерном люминофора; в) пикселем; г) растром.
3. Сетку из горизонтальных и вертикальных столбцов, которую на экране образуют пиксели, называют:
а) видеопамятью;
б) видеоадаптером;
в) растром;
16
г) дисплейным процессором.
4. Графика с представлением изображения в виде совокупностей точек называется:
а) фрактальной; б) растровой; в) векторной; г) прямолинейной.
5. Пиксель на экране цветного дисплея представляет собой:
а) совокупность трех зерен люминофора ;
б) зерно люминофора;
в) электронный луч;
г) совокупность 16 зерен люминофора.
6. Видеоадаптер - это:
а) устройство, управляющее работой графического дисплея;
б) программа, распределяющая ресурсы видеопамяти;
в) электронное, энергозависимое устройство для хранения информации
о графическом изображении;
г) дисплейный процессор.
7. Для хранения 256-цветного изображения на один пиксель требуется:
а) 2 байта; б) 4 бита; в) 256 битов; г) 1 байт.
8. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 65 536 до 256. Объем файла уменьшится в:
а) 4 раза; б) 2 раза ; в) 8 раз; г) 16 раз.
9. Применение векторной графики по сравнению с растровой:
а) не меняет способы кодирования изображения;
б) увеличивает объем памяти, необходимой для хранения изображения;
в) не влияет на объем памяти, необходимой для хранения изображения,
и на трудоемкость редактирования изображения;
г) сокращает объем памяти, необходимой для хранения изображения, и
облегчает редактирование последнего.
10. Что называют форматом графического файла?
а) Порядок использования графических примитивов при зарисовки рисунка на компьютере;
б) способ отражения рисунков на экране компьютера;
в) способ сохранения рисунков в оперативной памяти компьютера;
г) способ представления графических данных на внешнем носителе.
11. Какой формат графического файла считается векторным?
17
а) Файл, в котором компьютер запоминает набор команд для зарисовки
графических примитивов;
б) файл, где рисунок составлен из отдельных линий, стрелок и т.д.;
в) файл, в котором указано время его создания и размер созданного
файла;
г) файл, в котором компьютер запоминает размер растра рисунка, код
каждого пикселя рисунка.
12. Какой формат графического файла считается растровым?
а) Файл, в котором указано время его создания и размер созданного
файла;
б) файл, в котором компьютер запоминает набор команд для зарисовки
графических примитивов;
в) файл, в котором компьютер запоминает размер растра рисунка, код
каждого пикселя рисунка;
г) файл, в котором компьютер запоминает весь ход создания рисунка.
13. Выбери растровые форматы графических файлов.
а) CDR, WMF; б) EPC, EPS; в) PSD, BMP; г) DXF.
14. Выберите векторные форматы графических файлов.
а) JPEG, PCX; б) CDR, WMF; в) TIFF; г) PSD, BMP.
15. Чем отличаются друг от друга разные форматы векторных файлов?
а) Набором команд для зарисовки графических примитивов;
б) набором инструментов для создания рисунка;
в) способом передачи файлов по сети;
г) способом упаковки файлов в архивы.
16. Почему формат JPEG стал наиболее популярным в среде растровых
файлов?
а) Можно менять степень сжатия файла;
б) легко пересылать по компьютерной сети;
в) получаем высокое качество сохранѐнного рисунка;
г) файлы легко редактируются.
17. В текстовом процессоре Word создали рисунок.
а) Векторный; б) растровый.
18. В компьютерной программе Adobe Photoshop редактировали фотографию и сохранили. Какой формат имеет данный файл?
а) Звуковой; б) растровый; в) пиксельный; г) векторный.
18
19. В графическом редакторе Paint cоздали рисунок. В каких форматах
программа позволяет сохранить данный файл с рисунком?
а) txt (*.txt);
б) 24-разрядный рисунок (*.bmp;*.gib);
в) doc(*.doc);
г) 16-цветный рисунок (*.bmp;*.dib), 256-цветный рисунок
(*.bmp;*.dib).
20. В какой форме хранится растровый шрифт в памяти компьютера?
а) в виде строки;
б) в форме стека;
в) в виде растра;
г) в форме матрицы.
21. В каком виде подаются векторные шрифты?
а) В виде набора команд;
б) в виде матрицы;
в) в виде линий и точек.
22. Какие из характеристик шрифтов основные?
а) Пробел; б) написание; в) кегль.
23. Какие бывают шрифты?
а) Динамические; б) «Мертвые»; в) «Живые».
24. Какие из этих групп шрифтов стандартные?
а) Необыкновенные шрифты;
б) рубленые шрифты;
в) нестандарт.
25. Какие бывают шрифты по назначению?
а) Журнальные гарнитуры;
б) письменные;
в) упаковочные.
26. Что такое Компьютерный шрифт?
а) Это файл, содержащий в себе описание набора буквенных, цифровых, служебных и псевдографических символов, используемый для отображения этих символов (в частности текста) программой или операционной
системой;
б) это файл, содержащий в себе набор команд, используемый для отображения этих символов (в частности текста) программой или операционной
системой.
19
27. Что не входит в типографическую систему мер шрифтов?
а) Цицеро; б) квадрат; в) пункт; г) кегль.
28. Шрифты TrueType и PostScript, это шрифты:
а) Залитые; б) контурные; в) основные.
29. При использовании "биоэффектов":
а) Шрифт становится невидимым;
б) шрифт выделяется жирным;
в) у буквы появляется свечение;
г) контур буквы произвольно разбивается на отрезки.
30. Что не включает в себя пространство моделирования?
а) Материал; б) источник света; в) камера; г) среда.
31. Какой технологии рендеринга не существует?
а) Y-буфер;
б) трассировка лучей;
в) глобальное освещение.
32. Без чего возможно получение 3d изображения?
а) Рендер; б) печать; в) моделирование.
33. С помощью чего производятся основные построения 3d моделей?
а) Сплайн; б) точки; в) отрезки.
34. Каких кривых Безье не существует?
а) Кубических;
б) высших степеней;
в) низших степеней.
35. Какие бывают алгоритмы отсечения?
а) Двумерные; б) трехмерные; в) простые.
36. Что такое моделирование?
а) Создание математической модели сцены и объектов в ней;
б) создание изображения сцены;
в) печать сцены в файл.
37. Для чего используется алгоритм плавающего горизонта?
а) Для упрощения изображения;
б) для выравнивания горизонта на изображении;
в) для стабилизации изображения;
г) для удаления невидимых линий трехмерного представления функций;
38. Где используется Z - буфер?
20
а) В оперативной памяти;
б) в OpenGL.
39. Что не является системой рендеринга?
а) V-Ray; б) Brazil; в) Maxwell Render; г) M-Ray.
40. Каким образом можно определить длину полилинии?
41. Каким маркером выделяется привязка к центру отрезка?
42. Перечислите способы вычерчивания окружности.
43. Каким образом можно снять выделение с объекта из выделенной
группы?
44. Перечислите способы выделения объектов чертежа.
45. Какие примитивы обладают свойством "площадь"?
46. Для чего нужны блоки?
47. Самый простой способ создать блок.
48. Опишите различия полилинии, отрезка и 3D - полилинии.
49. Опишите различия МТЕКСТ и ТЕКСТ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная литература
1. Супрун, А.С. Основы моделирования в среде AutoCAD: Учебное пособие. - СПб.: НИУ ИТМО, 2013. - 58 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/675/79675
2. Корнеев, В.И. Интерактивные графические системы [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/311/65311.-Загл. с экрана.
Дополнительная литература
3. Елизаров И.А., Машков С.А. Графические средства в САПР систем
управления [Электронный ресурс]: методические указания к практическим и
лабораторным занятиям / И. А. Елизаров, С. А.Машков. - Тамбов: Изд-во
ТГТУ, 2002. - 32 с.- ЭБС"Единое окно".
4. Скворцова Т.В. Графические системы [Электронный ресурс] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению
подготовки 15.03.04 - Автоматизация технологических процессов и производств / Т. В. Скворцова, Е. В. Кондрашова; ВГЛТУ . - Воронеж, 2015. - 18 с.
- ЭБС ВГЛТУ.
21
Скворцова Татьяна Владимировна
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА
Методические указания для самостоятельной работы
студентов по специальности
09.05.01 – Применение и эксплуатация автоматизированных систем
специального назначения
специализация Автоматизированные системы обработки информации
и управления специального назначения
Редактор
Подписано в печать
. Формат 60×90 /16. Объем п. л.
Усл. печ. л. . Уч.-изд. л.
. Тираж экз. Заказ
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет
имени Г.Ф. Морозова»
РИО ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им.Г.Ф. Морозова». 394087, г. Воронеж,
ул. Тимирязева, 8
Отпечатано в УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова»
394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
9
Размер файла
1 266 Кб
Теги
геометрия, график, компьютерные
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа