Предисловие к первому изданию

Настоящее время характеризуется появлением новой быстро развивающейся области знания — «машинной графики», которая включает в себя как традиционные сферы знания, так и новые информационные технологии. Теперь компьютеры используются не только крупными фирмами и организациями, уже достигшими первых успехов в области программного и аппаратного обеспечения, но и широким кругом пользователей-непрофессионалов. Такое широкое внедрение компьютеров стало возможно благодаря недорогим графическим дисплеям, режиму разделения времени, а также успехам в области мини- и микрокомпьютерной технологии. Машинная графика является сегодня практическим, надежным, эффективным и широкодоступным инструментом.

Задача данной книги состоит в том, чтобы на основе универсального обобщения изложить математическую теорию основных методов машинной графики. Несмотря на использование в книге новых приемов представления материала, в ней нет совсем незнакомого читателю математического аппарата; в ней предпринята попытка собрать воедино всю информацию по машинной графике, разбросанную по разным техническим изданиям.

При отборе материала для книги мы уделяли особое внимание основным математическим по своей природе методам, а не методам процедурного характера. Именно по этой причине читатель обнаружит в данной книге прежде всего достаточно развернутое изложение способов поворота, преобразования, построения перспективных проекций, описание кривых и поверхностей, а не обсуждение задач отсечения или удаления невидимых линий и поверхностей. Знание математики в объеме первого курса колледжа является достаточной предпосылкой для освоения основной части книги.

После обсуждения в гл. 1 современной компьютерной технологии дается описание матричных операций над графическими элементами, заданными в однородных координатах. В последующих главах содержится описание современных способов представления точек, линий, кривых и поверхностей в цифровых компьютерах. Приводятся также соответствующие программные процедуры манипуляции и вывода графических изображений.

Вместе с математическими методами формирования аксонометрических и перспективных видов приводятся методы поворота, преобразования и масштабирования геометрических фигур. Процедуры определения кривых, заданных явно и в параметрической форме, описываются как для двумерного, так и для трехмерного пространства. Методы определения кривых предусматривают использование конических сечений, круговой интерполяции дугами, кубических сплайнов, параболического сглаживания, кривых Безье и кривых на основе В-сплайнов. В книгу включено также введение в математическое описание поверхностей.

Приложение содержит подпрограммы на языке Бейсик, реализующие алгоритмы большинства базовых модулей интерактивных пакетов машинной графики. Однако эти алгоритмы преднамеренно оканчиваются такими командами или подпрограммами реальной визуализации результатов, которые безусловно не являются стандартными для конкретного графического устройства. Несмотря на то, что в приложении А приводится некое предварительное описание графических примитивов и элементов, пользователь в общем случае сочтет необходимым ориентироваться на специфику конкретной физической конфигурации графических устройств.

Главные концепции данной книги были положены в основу вводного курса машинной графики для студентов высших учебных заведений научно-технической специализации. Курс хорошо подходит как для университетов, так и для технических школ. Книга полезна также и в качестве дополнительного материала для более углубленных учебных курсов по программированию или математике. Кроме этого, она может быть с успехом использована профессиональными программистами для индивидуальной подготовки. В конечном счете хорошо документированные программы могут быть полезны пользователям, заинтересованным в развитии графических возможностей своего компьютера.