Применение компьютерной графики при выполнении чертежей.

Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения и отображения изображения на плоскости монитора. Как и в любом другом искусстве в компьютерной графике есть свои специфические виды графических изображений. К ним относятся:

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов. Без особых потерь растровые изображения можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения тогда исчезнут навсегда, что иначе в векторном представлении. Увеличение же растровых изображений оборачивается «красивым» видом на увеличенные квадраты того или иного цвета, которые раньше были пикселями. В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, кривые некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок. Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой.

Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Трёхмерная графика (3D — от англ. three dimensions — «три измерения») оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх. В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц:

матрица поворота матрица сдвига матрица масштабирования.

Графические программы — программное обеспечение, позволяющее создавать, редактировать или просматривать графические файлы.

Программы САПР (или CAD – computer-aided design) представляют собой векторные программные средства, которые нашли широкое применение в различных сферах человеческой деятельности. Одно из главных применений составляет их использование в различных областях инженерной конструкторской деятельности – от проектирования микросхем до создания самолетов.

Другой важной областью применения САПР является архитектура. Так, фирма McDonald's уже с 1987 года использует машинную графику для архитектурного дизайна, размещения посадочных мест, планирования помещений и проектирования кухонного оборудования. Использование машинной графики позволяет визуально воспроизводить двухмерные изображения и трехмерные модели.

САПР используется и в медицине. Например, автоматизированное проектирование имплантантов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизировать необходимость внесения изменений в ходе операции, что сокращает время пребывания на операционном столе (результат положительный как с точки зрения пациента, так и с точки зрения врача).

Среди программ моделирования под Windows безусловным лидером является программа AutoCAD фирмы Autodesk. Это мощная система машинного проектирования, которую иногда рассматривают как электронный кульман, позволяющий: реализовать основные операции по созданию и редактированию линий, дуг и текста; синтезировать 2D- и ЗD-модели; автоматизировать решение многих задач, возникающих в процессе проектирования; адаптировать и настроить систему на конкретные приложения, создавая собственные сценарии и макрокоманды. Такая программа даже способна помочь сформировать бюджет крупных архитектурных и инженерных проектов. Особенностью компьютерных программ данного типа (за исключением, пожалуй, AutoCAD) является их предметная направленность. Поэтому их использование предусматривает знание не только основ компьютерной графики, но и самого предмета проектирования. Поэтому программы класса CAD довольно сложны в освоении и использовании.

Особенности изображения предметов на компьютере.

Изображение на экране монитора формируется из отдельных точек — пикселей. Пространственное разрешение монитора — это количество пикселей, из которых складывается изображение.

Каждый пиксель имеет определённый цвет, который получается комбинацией трёх базовых цветов — красного, зелёного и синего (цветовая модель RGB).

Глубина цвета — длина двоичного кода, который используется для кодирования цвета пикселя. Количество цветов N в палитре и глубина i цвета связаны между собой соотношением: N = 2i. Монитор и видеокарта, включающая в себя видеопамять и видеопроцессор, образуют видеосистему персонального компьютера.

В основе любого векторного редактора лежит стандартный набор графических примитивов. Графические примитивы это заранее определенные элементы, которые можно поместить в чертеж при помощи одной команды. Каждый графический примитив формируется на основании геометрического описания объекта. Примитивы можно классифицировать как односложные и составные, плоские и объемные. Основные графические примитивы:

Точка- это один из простейших примитивов, который характеризуется тремя пространственными координатами X,Y и Z.

Линия- это часть прямой линии, задаваемая двумя крайними точками с нулевой шириной (1 пиксель). Линия является наиболее фундаментальным примитивом для любого чертежа.

Полилиния- ломаная линия

Прямоугольник - фигура, для которой указываются координаты начальной и противоположной угловых точек.

Дуга - часть окружности, которая геометрически определяется центром, радиусом и двумя центральными углами.

Круг (эллипс) - часть плоскости ограниченная окружностью.

Фигура- это часть плоскости ограниченная четырехугольником (треугольником).

Каждый примитив формируется своей командой, чаще всего совпадают по имени с примитивом. Для некоторых примитивов пользователю предлагается несколько способов построения одного и того же примитива по различным исходным данным, например окружность можно построить по центру и радиусу, по центру и диаметру, по трем точкам на плоскости и т.д. Каждый примитив обладает рядом свойств (например, принадлежность слою, цвет, видимость, тип линии и т.д.).

В чем же преимущества компьютерной графики перед традиционным (ручным) способом выполнения чертежной документации?

1. Использование компьютера сокращает время выполнения чертежа в несколько раз (при достаточном освоении программ - до 10 раз).

2. Наличие библиотек изображений стандартных элементов (имеются библиотеки стандартных крепежных, электрических, гидравлических, пневматических, архитектурных, строительных элементов), которые можно самостоятельно дополнять, и геометрических форм, так же способствуют сокращению времени выполнения чертежа. Имеется возможность простого «перетаскивания» мышью готовых стандартных изображений в свой чертеж.

1. Точность выполнения «компьютерного» чертежа значительно выше, (либо заданием ее координат, либо использованием так называемой «объектной привязки» - привязки к определенным точкам чертежа).

2.  Качество оформления чертежа (линии, шрифты) не зависит от конструкторского опыта его создателя и всегда стабильно, так как устройство вывода графической информации (принтер, плоттер, графопостроитель) имеет постоянные, настраиваемые по желанию пользователя, технические характеристики. При этом следов многократных исправлений на чертеже не будет видно, так как чертеж выводится на печать только после того, как на экране монитора выполнены все необходимые исправления и доработки.

3. Сохранив файл чертежа, можно многократно использовать его при проектировании изделий, аналогичных ранее выполненному. При этом можно сохранить множество вариантов решения одной задачи. Часто бывает более простым решением отредактировать (изменить) ранее созданный чертеж, чем создавать новый.

4. Требования к компьютеру при этом по нынешним меркам невысоки:

Минусы - Первое и самое главное – цена. Лицензированный софт влетит в ощутимую копеечку: вряд ли вы обрадуетесь, если потратите все свои сбережения. Также не стоит забывать и об опасности пользования нелицензированным ПО: никто не сможет защитить ваш компьютер от вредоносного кода. Мы настоятельно не рекомендуем скачивать пиратские версии.

Высокие системные требования тоже ставят определенные рамки. Нужно иметь мощный компьютер, который способен быстро загружать интерфейс. Если все будет постоянно зависать, то какой толк в использовании этого софта?