Математические основы компьютерной графики
Компьютерная графика – это к настоящему времени достаточно развитая и многосторонняя отрасль знания. Существует аппаратное и программное обеспечение для получения разнообразных изображений – от простых иллюстраций и чертежей до реалистических образов естественных объектов. Спектр использования компьютерной графики чрезвычайно широк: реклама и различного рода презентации, компьютерные игры и мультипликация, малые и монументальные формы дизайна, компьютерная живопись и архитектура, медицина, проектно-конструкторские разработки, административное управление и т.д. и т.п. Особое значение приобретает компьютерная графика в науке и образовании, становясь фактически новым инструментарием в процессе получения знаний.
История
Первые вычислительные машины не имели отдельных средств для работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память первых электронных машин, построенную на основе матрицы ламп, можно было получать узоры. В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры «Spacewar» («Космические войны») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1. В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По сути, это был первый векторный редактор, реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого термина. В середине 1960-х гг. появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертёжную машину. В 1964 году General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM. В 1968 году группой под руководством Константинова Н.Н. была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер.
Фундаментом для формирования и редактирования изображений служат математические и алгоритмические основы компьютерной графики (в первую очередь, это относится к изображениям, закодированным в векторной форме). Изучению именно таких основ компьютерной графики, используемых при обработке графических данных для вывода изображения на растровое графовыводящее устройство, а также последующего его видоизменения.