- •Компьютерная графика
- •0915 “Компьютерная инженерия”
- •Чернигов чгту 2008
- •Задание бкс по безье
- •Сплайны
- •3 Алгоритмы вычислительной геометрии. Геометрия на плоскости План раздела
- •Отсечение отрезков по окну
- •Отсечение многоугольника по окну
- •Задача триангуляции
- •Условие Делоне
- •Алгоритм триангуляции Делоне
- •4 Трехмерная вычислительная геометрия план раздела
- •Описание плоскости через точку и нормаль
- •Описание плоскости через три инцидентные ей точки
- •Описание плоскости через вершины полигона
- •Точка встречи плоскости и прямой
- •5 Описание перемещений и деформаций объектов план раздела
- •Перенос, масштабирование и поворот двумерной точки Обычный линейный перенос…
- •Масштабирование координат
- •Поворот (вокруг начала координат)
- •Неоднородность описаний
- •Как перемещение описать умножением?
- •Однородные координаты
- •Формальный подход
- •Но, к счастью…
- •Пример: отображение окна в окно Постановка задачи
- •Решение
- •Октарные и бинарные деревья
- •Дополнительные условия
- •Проверка правильности задания граничного представления
- •Итоги раздела
- •7 Понятие о видеоконвейере
- •Исходное состояние
- •Результат шага 1
- •Что видит и чего не видит наблюдатель?
- •Результат шага 2
- •Результат шага 3
- •Результат:
- •8 Видовое преобразование
- •План раздела
- •Исходное состояние
- •Вычисление базиса ск камеры
- •Стратегия видового преобразования
- •Принцип относительности движений
- •9 Особенности отсечения по видимому объему
- •План раздела
- •Суть действия «отсечения»
- •Различные формы видимых объемов
- •Выпуклые оболочки граней
- •Метод Коэна-Сазерленда в применении к трехмерному случаю
- •Результат быстрой селекции граней
- •Объекты, которые отсекаются в трехмерном случае
- •Общая схема действий по отсечению
- •Как задается видимый объем
- •Дополнительные проблемы отсечения при центральном проецировании
- •Повышение эффективности проверок при центральном проецировании
- •10 Удаление невидимых граней, ребер и вершин
- •План раздела
- •Общая классификация методов удаления невидимого
- •Алгоритмическая основа удаления невидимых примитивов
- •Неустранимое противоречие
- •Классификация методов удаления невидимых примитивов
- •Замечание о трудоемкости методов
- •Алгоритм робертса
- •«Матрица тела»
- •Учет видового преобразования
- •Алгоритм z-буфера
- •Алгоритм заполнения z-буфера
- •Пример работы с z-буфером
- •Достоинства алгоритма z-буфера
- •Простота и универсальность.
- •Он нечувствителен к сложности сцены.
- •Недостаток алгоритма z-буфера
- •Повышенный расход оперативной памяти.
- •11Построение проекций план раздела
- •Общая классификация проекций Понятие «проекция»
- •12Рендеринг по освещенности план раздела
- •Модели локального освещения объектов
- •Ограничения локальной модели освещения объектов сцены
- •Рассеянное освещение
- •Диффузное отражение света
- •Зеркальное отражение света
- •«Краевой эффект» Маха(Mach Bound Effect)
- •Модель затенения Гуро (h.Gouraud)
- •Модель затенения Фонга (Phong)
- •Модификации модели затенения Фонга
- •Иллюстрация методов шейдинга для сравнения
- •Алгоритмы получения высокореалистических изображений общие замечания
- •Классическая прямая трассировка лучей
- •Обратная трассировка лучей
- •Вторичные лучи обратной трассировки
- •Дерево вторичных лучей обратной трассировки
- •Достоинства и недостатки метода обратной трассировки световых лучей
- •Распределенная (стохастическая) трассировка лучей (рстл)
- •О сэмплинге
- •Так почему трассировка здесь называется «распределенная»?
- •И просто несколько красивых картинок…
- •13 Растровые изображения План раздела
- •Растровый документ: Представление слоями
- •Смешение цветов в слоях
- •Алгоритм брезенхема – предпосылки-1
- •Предпосылки-2
- •Проблемы яркости отрезка
- •Компенсация алиасинга яркостью
- •Растеризация окружности – подходы
- •Заливка областей постоянным цветом
- •Классификация областей
- •Классификация областей Итог и примеры
- •Простейший рекурсивный алгоритм заливки
- •Примерный вид текстурированной грани
- •Неочевидные применения текстур
- •Быстрый приближенный «шейдинг по способу Фонга»
- •Быстрое приближенное построение отражений
- •А. Теория цвета и цветоизмерение свет и цвет
- •Феномен составных цветов
- •«Уравновешивание» цветов
- •Странности сине-зеленого цвета
- •«Отрицательный» красный цвет
- •Диаграммы уравновешивания цветов
- •Измерение цвета
- •Цветовой охват
- •Б. Воспроизведение цветов
- •Технология светоизлучения (суммирующая)
- •Реализация модели rgb
- •«Цветовой куб» модели rgb
- •Изохромы
- •Технология цветопоглощения (вычитающая)
- •Субтрактивная цветовая модель cmyk
- •Как задается цвет в модели cmyk
- •Проблемы преобразования цвета
- •«Техническая» цветовая модель l*a*b
- •Использование модели l*a*b
- •«Художественная» цветовая модель hsl
- •Проблемы правильной передачи цвета
- •16Сжатие графических файлов план раздела
- •Перечисление методов точного сжатия
- •Кодирование однородных серий
- •44 44 44 11 11 11 11 11 01 33 Ff 22 22 - исходная последовательность байтов
- •Алгоритм лемпела–зива-велча ( Lempel- Ziev-Welch, lzw )
- •Битовые коды переменной длины (метод хаффмана)
- •Методы энтропийнного сжатия
- •Индексирование цвета
- •7. Седьмое преобразование:
- •Проектор экранный микрозеркальный (устройство)
- •Дискретное микрозеркальное устройство
- •B. Устройства получения твердых копий струйные принтеры
- •Технология электрографического копирования
- •Устройство черно-белого лазерного принтера
- •Устройство цветного лазерного принтера
- •Итоги раздела
- •Джойстик
- •Дискретный
- •Плавный
- •Содержание
И просто несколько красивых картинок…
АВТОР: Perry Harovas, mray3.2
Здесь видны многие проявления РСТЛ: распределенные источники света, размытые тени, множественные отражения.
Just Cup. Автор - Олег Бойко
Видны эффекты: отражение сцены в криволинейной чашке, естественная текстура деоевянного стола, внутренность чашки затенена по технологии Варда (проявляются штрихи шероховатостей), задний план «не в фокусе».
Стакан виски. Автор – David Dos Santos Antonio
Отражения, сложные преломления в средах с разной оптической плотностью (стекло, жидкость, кусок льда в жидкости), распределенные тени и размытый свет.
13 Растровые изображения План раздела
Растровый документ: представление слоями.
Смешение цветов в слоях.
Растровый документ: представление каналами.
Программная модель растрового документа.
Растеризация отрезка. Алгоритм Брезенхема.
Заливка областей.
Растровый документ: Представление слоями
Слои – это средства логического разделения изображения на несколько прозрачных плоскостей, сложенных в стопку. Эти «плоскости» и есть слои. Каждый слой содержит растр пикселов. Размерность растра слоя такая же, как и всего изображения. Все изображение может вполне поместиться на одном слое, но для удобства редактирования на слоях помещают части всего изображения. Независимо от того, пустой слой или заполнен, в памяти он занимает один и то же объем. Увеличение количества слоев документа сильно повышает его объем.
Слоев в документе от 1 до 255.
Смешение цветов в слоях
Зритель видит картинку, в которой каждый пиксел по сути есть стопка пикселов, но находящихся в разных слоях. Какой цвет пиксела видит зритель? – Это зависит от такой характеристики каждого слоя, как «способ смешивания цветов» этого слоя с нижележащим.
Простейший случай – верхний пиксел полностью заслоняет собой нижележащий. Цвет нижнего игнорируется. Но возможно еще порядка 20 других вариантов, которые означают разные способы комбинирования числовых компонент верхнего и нижнего цвета. Визуально они нередко мало отличаются по результату.
Формула смешивания цветов |
Иллюстрация про смешивание цветов |
|
|
КАНАЛЫ
Канал – это растр, в котором каждый пиксел заполнен только одной компонентой цвета – R,G или В. Поэтому выделять три байта на пиксел одного канала нет смысла, хватит одного. Каналы в документе нигде отдельно не хранятся, просто когда говорят о канале, то просто принимают в расчет только одну цветовую компоненту, остальные игнорируются.
Пиксел канала показывает одну цветовую компоненту, но ее значение получено из аналогичных цветовых компонент всех пикселов этой «стопки» в разных слоях, смешанных по заданным в слоях правилам смешивания цветов. Каналов в документе столько, сколько цветовых компонент в заданной для документа цветово модели: например, для RGB – 3, для CMYK – 4.
Каждый пиксел в канале-1 байт.
Программная модель растрового документа
Ниже на рисунке показана структура растрового документа, поддерживаемого практически всеми растровыми графическими процессорами.
Документ есть список слоев, каждый слой почти полностью состоит из растра пикселов.
Растеризация отрезков – суть проблемы
Отрезок прямой очень часто используется для построения изображений. Как правило, на растровое выводное устройство не передают все пикселы отрезка (это не экономно). Вместо этого передают координаты начального и конечного пикселов, а промежуточные пикселы предоставляют прорисовывать самому устройству. Это называют «растеризация отрезка».
Требования к алгоритму растеризации
|
|
ПРОСТЕЙШИЙ ПОШАГОВЫЙ АЛГОРИТМ РАСТЕРИЗАЦИИ ОТРЕЗКА – подходы
Вещественное приращение координаты Y у идеальной прямой (величина m) всегда остается неизменным при переходе от столбца пикселов к соседнему столбцу (Х меняется на 1). Поэтому можно на основе округления реализовать т.н. «инкрементный» алгоритм, идея которого проиллюстрирована ниже.
Несложная процедура LINE реализует этот алгоритм. Его недостатком является то, что при крутом расположении отрезка его пикселы не образуют сплошной последовательности, это скорее напоминает пунктир.