Computer-graphics-basics
コンピュータグラフィックスの基礎
コンピューターグラフィックスは、プログラミングの助けを借りてコンピューターの画面に絵を描く技術です。 これには、データの計算、作成、および操作が含まれます。 言い換えれば、コンピューターグラフィックスは画像の生成と操作のためのレンダリングツールであると言えます。
陰極線管
グラフィカルシステムの主要な出力デバイスは、ビデオモニターです。 ビデオモニターの主な要素は、次の図に示す* Cathode Ray Tube（CRT）*です。
CRTの操作は非常に簡単です-
- 電子銃は電子ビーム（陰極線）を放出します。
- 電子ビームは、蛍光体でコーティングされたスクリーン上の指定された位置に向けられる集束および偏向システムを通過します。
- ビームがスクリーンに当たると、蛍光体は、電子ビームが接触する各位置で小さな光スポットを放射します。
- 電子ビームを同じスクリーンポイントにすばやく戻すことにより、画像を再描画します。
画面にオブジェクトを表示するには、2つの方法（ランダムスキャンとラスタースキャン）があります。
ラスタースキャン
ラスタースキャンシステムでは、電子ビームは画面上を一度に1行ずつ掃引されます。 電子ビームが各列を横切ると、ビーム強度のオンとオフが切り替わり、照射スポットのパターンが作成されます。
画像の定義は、 Refresh Buffer または Frame Buffer と呼ばれるメモリ領域に保存されます。 このメモリ領域には、すべてのスクリーンポイントの輝度値のセットが保持されます。 次に、保存された輝度値がリフレッシュバッファから取得され、次の図に示すように、画面に一度に1行（スキャンライン）で「ペイント」されます。
各スクリーンポイントは、*ピクセル（ピクセル）*または*ペル*と呼ばれます。 各走査線の終わりで、電子ビームは画面の左側に戻り、次の走査線の表示を開始します。
ランダムスキャン（ベクタースキャン）
この手法では、ラスタースキャンのように左から右、上から下にスキャンするのではなく、画像を描画する画面の部分にのみ電子ビームを向けます。 また、ベクター表示、ストローク書き込み表示、または*書道表示*とも呼ばれます。
画像の定義は、 refresh display file と呼ばれるメモリ領域に一連の線描画コマンドとして保存されます。 指定された画像を表示するために、システムは表示ファイル内の一連のコマンドを循環させ、各コンポーネント行を順番に描画します。 すべての線描画コマンドが処理された後、システムはリスト内の最初の行コマンドに戻ります。
ランダムスキャンディスプレイは、画像のすべてのコンポーネントラインを毎秒30〜60回描画するように設計されています。
コンピュータグラフィックスの応用
コンピューターグラフィックスには多数のアプリケーションがあり、そのいくつかを以下に示します-
- コンピューターグラフィックユーザーインターフェイス（GUI）-ユーザーがコンピューターと対話できるようにするグラフィックのマウス指向のパラダイム。
- ビジネスプレゼンテーショングラフィックス-「絵は千の言葉に値する」。
- Cartography -マップの描画。
- 天気マップ-リアルタイムのマッピング、記号表現。
- 衛星画像-測地線画像。
- 写真の強化-ぼやけた写真をシャープにします。
- 医療画像-MRI、CATスキャンなど -非侵襲的な内部検査。
- エンジニアリング図面-機械、電気、土木など -過去の青写真を置き換える。
- タイポグラフィ-パブリッシングにおけるキャラクター画像の使用-過去のハードタイプを置き換えます。
- 建築-建設計画、外観スケッチ-過去の青写真と手描きの図面を置き換えます。
- アート-コンピューターはアーティストに新しい媒体を提供します。
- トレーニング-フライトシミュレーター、コンピューター支援命令など
- エンターテイメント-映画やゲーム。
- シミュレーションとモデリング-物理モデリングと制定法の置き換え
