Инженерная и компьютерная графика

Министерство образования и  науки Российской федерации

федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный  технологический институт

(технический университет)»

 

 

Факультет информатики и управления

Вариант №5 

Компьютерная графика

 

 

Контрольная работа №1.

 

 

 

 

Студент    ____________    

 

Руководитель   ____________ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург 2014

 

Задание №1 Напишите продолжение фразы.

Система управления цветом – (Color Management System) это система программ, методов, преобразователей и измерительных приборов, использующая профиль одних устройств для корректного преобразования (с оптимизаций по критерию "минимальные потери") в цветовые пространства др. устройств. Если калибровка гарантирует цветовую совместимость между звеньями единой системы, то сфера использования управления цветом более широка — это стандартизированное определение цветовых характеристик любого устройства, оно позволяет согласованно переносить цвет с любого устройства произвольной системы на любое др. устройство. С. у. ц. применяется в случае, когда: а) исходные изображения получают на нескольких устройствах ввода изображения или их получают от дизайнеров, клиентов или продавцов, которые вводят их, используя неподконтрольные методы и технологии; б) изображения обрабатывают на нескольких мониторах разных изготовителей; в) издания разнотипны и печатные формы изготавливаются по разным технологиям и на разном оборудовании, а печать тиража проводят на печатных машинах нескольких типов или печатают на бумаге разных типов разными триадами красок. С. у. ц. не является панацеей для решения проблем допечатной подготовки изображений. Прежде всего, при печати большинства изображений следует подчеркивать их информационное содержание, а не бездумно добиваться совпадения входного и выходного цветов. Но когда в производственном процессе участвуют много людей и устройств, С. у. ц. может оказаться полезной и экономически очень выгодной.

Управление цветом осуществляется приложением, показывающим (обрабатывающим, печатающим и т.п.) картинку, например Adobe Photoshop или ACDSee. Операционная система  только предоставляет API – библиотеки, содержащие набор функций для управления цветом. Однако вызываться эти функции должны напрямую из конкретного приложения. Именно пользовательская программа решает, нужно ли пользователю корректное отображение цвета и каким образом все это будет работать. Некоторые программы умеют корректно работать с цветовыми профилями, другие просто игнорируют это.

Задание №2 Выберите все правильные ответы на предложенные тестовые задания.

а) Сколько контактов в D-sub видеокарты VGA использовалось для передачи цвета пикселя

Ответ: 3

б) К какому цвету наиболее чувствительно человеческое зрение

На рисунке показана кривая спектральной чувствительности глаза среднего человека, называемая также кривой относительной  световой эффективности. Глаз наиболее чувствителен к зеленым лучам, наименее - к синим. Эта кривая не что иное, как КПД человеческого глаза. По ней легко определить, какая часть попавшего в глаз света "полезно используется" для создания светового ощущения. Как Вы видите, для того чтобы синий цвет казался человеку таким же ярким, как желтый или зеленый, его реальная энергия должна быть в несколько раз выше. 

Экспериментально установлено, что  среди излучений равной мощности наибольшее световое ощущение вызывает монохроматическое желто-зеленое  излучение с длиной волны 555 нм. Относительная  спектральная световая эффективность (обозначаемая буквой v) этого излучения принята за единицу. В сумерках максимум спектральной световой эффективности смещается в сторону синих излучений, что вызвано разной спектральной чувствительностью палочек и колбочек.

Ответ : Зеленый(в сумерках Синий)

в) Какой из способов формирования изображения используется в дисплее  произвольного сканирования с регенерацией изображения

Векторные дисплеи обычно подключаются к ЭВМ высокоскоростными каналами связи. Первые серийные векторные дисплеи за рубежом появились в конце 1960-х годов.

Прогресс в технологии микроэлектроники привел к тому, что с середины 1970-х годов преимущественное распространение  получили дисплеи с растровым  сканированием луча. Растровое устройство можно рассматривать как матрицу дискретных точек (пикселей), каждая из которых может быть подсвечена. Таким образом, оно является точечно- рисующим устройством. Поэтому любой изображаемый на экране дисплея отрезок строится с помощью последовательности точек, аппроксимирующих идеальную траекторию отрезка, подобно тому, как можно строить изображение по клеткам на клетчатом листке бумаги. При этом отрезок получается прямым только в случаях, когда он горизонтален, вертикален или направлен под углом 45° к горизонтали. Все другие отрезки выглядят как последовательность "ступенек" (ступенчатый эффект).

Ответ: Изображение формируется  на матрице дискретных точек и  возобновляется с определенной частотой

г) Если в пространстве Luv u=v=0 , то получается

Было создано цветовое пространство CIE Luv, позволяющее определить различение цветов для человека с "усредненным" зрением, (т.е. различные люди неодинаково воспринимают разницу между цветами). Свое название пространство получило благодаря его компонентам L, u и v. Параметр L соответствует яркости цвета, u отвечает за переход от зеленого к красному (при увеличении), а при увеличении параметра v происходит переход от синего к фиолетовому. Если u и v равны 0, то, меняя L, получаем цвета, являющиеся градациями серого.

Ответ: Оттенки серого цвета

д) Какое максимальное разрешение стандартной видеокарты XGA

 

XGA (англ. Extended Graphics Array) — стандарт мониторов и видеоадаптеров, введённый IBM в 1990 году, поддерживающий более высокое, по сравнению с VGA, разрешение — 1024×768, 256 цветов.

Ответ: 1024х768

е) Сколько максимально цветов использовалось в текстовом режиме VGA 40х25 символов?

Ответ: 16

ж) Как получить белый цвет в  цветовой модели HSV?

Hue — цветовой тон, (например, красный,  зелёный или сине-голубой). Варьируется  в пределах 0—360°, однако иногда приводится к диапазону 0—100 или 0—1.

Saturation — насыщенность. Варьируется  в пределах 0—100 или 0—1. Чем больше  этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда  называют чистотой цвета. А  чем ближе этот параметр к  нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому.

Value (значение цвета) или Brightness — яркость. Также задаётся  в пределах 0—100 и 0—1.

Ответ: Зафиксировав S=0 независимо от H увеличивать V до 1

з) Для чего на дисплеях ЭЛТ необходимы апертурные решетки?

Апертурная решетка - это тип маски, не включающий в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеющий решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов, выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии.

Применение апертурной решетки  вместо теневой маски позволяет  увеличить количество электронов, достигающих  поверхности люминофорного покрытия, а это дает более чистую, лучше  сфокусированную и яркую картинку.

Ответ: Чтобы электроны  попали только на люминофор своего цвета

и) Какой формат графических файлов разработала фирма W3C?

Ответ: PNG

к) Для каких форматов используется метод сжатия LZW?

В 1987 году алгоритм стал частью стандарта  на формат изображений GIF. Он также может (опционально) использоваться в формате TIFF.

Ответ: GIF, TIFF

л) Для формата PNG коэффициент сжатия уменьшается , если в рисунке большое количество

Ответ:Замкнутых линий

м) Что можно отобразить с помощью  альфа- канала в ICO файле?

ICO (Windows icon) — формат хранения  значков файлов в Microsoft Windows.

Кроме того, начиная с Windows XP поддерживаются 32-битные значки — каждому пикселу  соответствует 24-бита цвета и 8-битный альфа-канал, позволяющий реализовать 256 уровней частичной прозрачности. С помощью альфа-канала можно  отображать значки со сглаженными (размытыми) краями и тенью, сочетающимися с любым фоном; маска в этом случае игнорируется.

Ответ: значки с 256 уровнями частичной прозрачности

Задание №3 Решите задачу по теме 1.

Найти частоту строчной (горизонтальной) развертки для разрешения экрана 1024х768 и частоте кадровой развертки 60 Гц

 

Горизонтальная развертка 

Время горизонтального перемещения  луча от левого до правого края экрана называется периодом горизонтальной развертки. Величина, обратно пропорциональная этому периоду, называется частотой горизонтальной развертки или просто горизонтальной разверткой (иногда встречаются названия "частота строчной развертки" или "строчная частота") и измеряется в килогерцах (кГц). Например, для монитора с разрешением 1024х768 пикселов горизонтальная развертка обратно пропорциональна времени, за которое луч сканирует 1024 пиксела. При увеличении разрешающей способности за тот же период времени лучом должно быть отсканировано большее число пикселов. При увеличении частоты кадров частота горизонтальной развертки также должна быть увеличена.

 

Вертикальная развертка  или частота кадров

Монитор CRT (с электронно-лучевой  трубкой) обновляет изображение  на экране десятки раз в секунду. Это число называется частотой вертикальной развертки или частотой обновления экрана и измеряется в герцах (Гц). Монитор CRT с вертикальной разверткой 60 Гц имеет частоту мерцания, как лампа дневного света в США (несколько выше, чем в Европе, где частота сети 50 Гц). Обычно при частотах выше 75 Гц мерцание незаметно для глаза (режим без мерцания). Стандарт VESA рекомендует работу на частоте 85 Гц, считая это важным потребительским показателем эргономичности монитора.

 

Расчет частоты горизонтальной развертки исходя, из частоты кадров Горизонтальная развертка = (число строк)х(вертикальная развертка )х 1,05

 

Требуемая горизонтальная развертка  при вертикальной частоте 60 Гц и  разрешении 1024х768 составляет: 768х60х1,05=48384 Гц =48,4 кГц.

Ответ: 48,4кГц

 

Задание №4 Напишите развернутый  ответ на поставленный вопрос.

ЭЛТ(CRT) – мониторы. Устройство, принцип работы и характеристики моделей с апертурной решеткой.

 

Сегодня самый распространенный тип  мониторов это CRT (Cathode Ray Tube) мониторы, с них мы и начнем. Как видно  из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально применялась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа. Развитие этой технологии применительно к созданию мониторов за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Сегодня найти в магазине 14" монитор уже не так легко, а ведь года три-четыре назад это был стандарт. Сегодня стандартными являются 15" мониторы и наблюдается явная тенденция в сторону 17" экранов. Скоро 17" мониторы станут стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 19" мониторы и более.

Рассмотрим принципы работы CRT мониторов. CRT, или ЭЛТ монитор, имеет стеклянную трубку, внутри которой находится  вакуум, т.е. весь воздух удален. С фронтальной  стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (Luminofor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т.п. Люминофор это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, т.к. люминофор, используемый в покрытии CRT, ничего не имеет общего с фосфором. Более того, фосфор "светится", и недолго, в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении (кстати, белый фосфор - сильный яд). Для создания изображения в CRT мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разно-цветными люминофорными точками. Поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате электроны приобретают большую энергию, часть из которой расходуется на свечение люминофора. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе. Как правило, в цветном CRT мониторе используется три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому полезны.

Все мы знаем или слышали о том, что наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз их не всегда может различить). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов - триады).

Люминофор начинает светиться, как  было сказано выше, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются  тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные частицы люминофор, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется, и в результате формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет. Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно разница в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев, определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой. Итак, повторимся: каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или синего). Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия, используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей. ЭЛТ можно разбить на два класса - трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.