Составляющие изображения, технология ускорения графики

Растровые и векторные изображения. Все изображения, с которыми работают программы машинной графики, разделяются на два класса: растровые и векторные. В терминологии машинной графики растровые или точечным изображением принято называть массив пикселов — одинаковых по размеру и форме плоских геометрических фигур (чаще всего — квадратов или кругов), расположенных в узлах регулярной (то есть состоящей из ячеек одинаковой формы и размера) сетки. Для каждого пиксела тем или иным способом задается цвет.

Представление растрового изображения в памяти компьютера - это массив сведений о цвете всех пикселов, упорядоченный определенным образом (например, по строкам, как в телевизионном изображении). Пиксельное изображение состоит из равномерно расположенных на плоскости элементов одинакового размера и формы, подобно мозаике, состоящей из кусочков цветного стекла — смальты. При соблюдении определенных условий (главные из них — небольшие размеры фрагментов смальты и достаточно большое удаление зрителя от поверхности изображения) отдельные кусочки смальты, составляющие мозаичное изображение, не видны — глаз зрителя воспринимает изображение как единое целое.

Векторным изображением в компьютерной графике принято называть совокупность более сложных и разнообразных геометрических объектов. Номенклатур таких объектов может быть более или менее широкой, но, как правило, в неё включаются простейшие геометрические фигуры (круги, эллипсы, прямоугольники, многоугольники, отрезки прямых и дуги кривых линий). Важнейшая особенность векторной графики состоит в том, что для каждого объекта определяются управляющие параметры, конкретизирующие его внешний вид. Например, для окружности такими управляющими параметрами являются диаметр, цвет, тип и толщина линии, а также цвет внутренней области. Представление векторного изображения в памяти компьютера сложнее, чем пиксельного (хотя, как правило, при этом оно намного компактнее).

Технология ускорения графики. Шина AGP. Ускоритель 3-х мерной графики повышает производительность компьютера за счет освобождения центрального процессора от выполнения вычислительных операций, необходимых для визуализации сцен. В большинстве случаев эти задачи выполняют графический процессор (процессоры), расположенный на самом ускорителе 3-х мерной графики. Современные ускорители 3-х мерной графики могут выполнять большое количество функций, например: 1)Коррекция перспективы текстурных карт - Реальные объекты имеют множество признаков, по которым мы их узнаем. Например, деревянный предмет имеет волокнистую структуру, в то время как у стального предмета поверхность гладкая и блестящая. В 3-х мерных приложениях для отображения поверхности трехмерного объекта используется плоский повторяющийся рисунок, называемый текстурой. Наложение изображений 2-х мерной текстуры на трехмерные объекты делает их более реалистичными. Например, если вы видите черный ящик, то не можете сказать что это такое. Если же нанести текстуру на боковые поверхности и верх этого ящика, то можно из него сделать деревянную тару, металлический сейф, панель управления, пьедестал — все что можно себе представить. Старые ускорители трехмерной графики не обеспечивали коррекцию текстур на аппаратном уровне, а современные машины трехмерной графики выполняют эту работу на полной скорости визуализации сцен. 2)Методы отображения текстур - процесс отображения текстур, требующий обработки значительных объемов информации, заключается в наложении на трехмерный объект или многоугольник текстур с целью его детализации для повышения реализма его зрительного восприятия. При наложении исходной текстуры (как правило, квадратной формы) на трехмерный объект она подвергается геометрическим преобразованиям (масштабирование, поворот, деформация, и т.п.). Итогом процесса наложения является результирующая текстура, имеющая форму неправильного четырехугольника.

Графическая библиотека OpenGL. Появившись в 1992 году, программный пакет OpenGL стал еще одним популярным межплатформенным (совместимый с несколькими операционными системами) стандартом для аппаратного ускорения трехмерной графики. Спецификация OpenGL определяется независимой группой OpenGL Architecture Review Board. В настоящее время эта груп­па включает в себя представителей компаний ATI, Compaq, NVIDIA, Microsoft и др. Последний выпуск версии OpenGL 1.2 доступен для операционных систем Windows, MacOS, Linux и UNIX. Программный пакет OpenGL используется для аппаратного ускорения трехмерной графики во многих популярных играх. OpenGL предоставляет те же функции визуализации трехмерных сцен, которые были описаны в разделе DirectX: функции преобразования и освещения, отсечения по границам области и визуализации. OpenGL поддерживает трехмерные эффекты, такие как вуалирование в реальном режиме, наложение неровностей, трехмерные текстуры и другие. Программный пакет OpenGL используется также для создания трехмерной графики и эффектов в производстве телевизионных программ и кинокартин. Он интегрирован в разработку многих программ виртуальной реальности. Популярность этой системы также связана с поддержкой, которую она оказывает операционной системе Linux. Многие игры стали доступными для выполнения в среде операционной системы Linux благодаря использованию аппаратного ускорения трехмерной графики системы OpenGL. OpenGL также совместим с операционными системами Windows 9х/Ме, NT, 2000, ХР. Для работы программного пакета OpenGL необходима поддержка и операционной системы, и видеокарты. Большинство современных производителей графических ускорителей (NVIDIA, ALI, Matrox, и другие) поддерживают пакет OpenGL.