Előadást letölteni
Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon
1
A számítógépes grafika céljai és feladatai
1. előadás A számítógépes grafika alapjai, PPKE-ITK, Benedek Csaba, 2014 Tanagyag forrás © Szirmay-Kalos László, BME
2
Bemutatkozás Tárgyfelelős oktató: Gyakorlatvezetők/demonstrátorok:
Benedek Csaba Elérhetőség: MTA SZTAKI Elosztott Események Elemzése Kutatólaboratórium, 1111 Budapest, Kende utca 13-17, 412. szoba url: Gyakorlatvezetők/demonstrátorok: Nagy Balázs - Polcz Péter - A tárgy honlapja: Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
3
A tárgy oktatásának menete
1 óra előadás, 2 óra gyakorlat Számonkérés: Aláírás szerezhető: Órai munkával Házi feladattal Szóbeli vizsga a vizsgaidőszakban Jegy: szorgalmi / vizsga arány 30/70 Segédanyagok: Kötelező olvasmány: Szirmay-Kalos László, Antal György,Csonka Ferenc: Háromdimenziós grafika, animáció és játékfejlesztés (elektronikus) Ajánlott olvasmány: OpenGL ‘Red Book’ Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK
4
Az órai munkával történő aláírás-teljesítés feltételei
Az egyes gyakorlati órákon részvétel Beugró ZH az gyakorlatok elején (max 2 pótolható) – a weboldalon a Gyakorlatok fül alatt lesz mindig a beugró anyaga definiálva Megoldott feladatok jegyzőkönyves beadása, kiválasztott feladatok személyes megvédése Kb 30 perces zárthelyi dolgozat az elméleti anyagból április 11-én, 1db pótzh alkalom május 23-án. Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba Tanagyag forrás ® Szirmay-Kalos László, BME
5
Házi feladatokkal történő aláírás-teljesítés feltételei
3 db 2D/3D grafikai feladat megoldása, maximum 1 lehet 2D-s! OpenGL könyvtár használata Weboldalon: feladatlista (korlátozottan bővíthető egyéni feladatokkal), jelentkezni február 28-ig Határidős bemutatások: 1. feladat kész verziója: március 28 2. feladat kész verziója és a 3. feladat előrehaladásának bemutatása : május 9 3. feladat kész verziója: május 23. Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba Tanagyag forrás ® Szirmay-Kalos László, BME
6
Félév menete Hónap Nap Előadás/gyakorlat Számonkérés Előadás téma Laborgyakorlat téma február 14 előadás 1 Bevezetés 21 gyakorlat 1 OpenGL alapok OpenGL, vonalrajzoló 28 előadás 2 Geometriai modellezés március 7 gyakorlat 2 Paramáteres görbék, felületek előadás 3 Geometriai transzformációk ea 4 -gyak 3 Animációk Transzformációk 1 gyakorlat 3 folyt. gyak. 1-3 bemutató Transzformációk 2, animációk április 4 előadás 5 Megvilágítás 1 11 előadás 6, gyak 4 ZH -(ea gy 1-3) Megvilágítás 2 Megvilágítás 18 tavaszi szünet 25 május 2 szünet 9 gyakorlat 4 folyt. 16 előadás 7 képszintézis, textúra, világmod 23 gyakorlat 5 PZH + gyak. 4 bemutató Textúrázás Megj: számonkérések ideje fix, a pontos tematika változhat. Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba Tanagyag forrás ® Szirmay-Kalos László, BME
7
A számítógépes grafika céljai és feladatai
modellezés virtuális világ képszintézis Felhasználó: passzív, ha csak nézi a képet (ekkor elég a kamerát modellezni) aktív részese a világnak: be is akar avatkozni avatár (pl számítógépes játékok) Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
8
Számítógépes grafika feladata
illúzió modellezés számok Virtuális világ modell képszintézis számítás Metafórák: optika 2D rajzolás festés analógiák Képpontok: vörös kék zöld mérés Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
9
Modellezés feladatai Modellező program Felhasználó is beleszólhat
rögzített utasítások és elemkészlet belső reprezentáció: általános, a konkrét világhoz és alkalmazáshoz kötődő fogalmak Felhasználó is beleszólhat interaktív modellépítés elemi parancssorozattal elemek hozzáadása, elvétele felhasználói felületen folyamatos visszajelzés a készülő modell állapotáról visszavonás (Undo) művelet világmodell korábbi állapotait, vagy a felhasználó korábbi parancsait tároljuk Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
10
Modellezés feladatai Mire térjen ki a modellezés? Geometria megadása
pont, görbe, terület, felület, test, fraktálok Transzformációk – alakzatok egymáshoz viszonyított elhelyezkedése, mozgás lokális modellezési és világkoordináta rendszer Színek, felületi optikai, megvilágítás tulajdonságok Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
11
Modellezés kép (sorozat) megvilágítás mozgás geometria stúdió modell
képszintézis modell stúdió objektumok kamera külső borítás - textúrák kép (sorozat) Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
12
Képszintézis (rendering, image synthesis)
Modell + stúdió objektumok Modell lefényképezése rajzolás (pl műszaki rajz) természetes folyamatok szimulálása fizikai törvények betartása Élethű – fotorealisztikus - képszintézis Kép küldése a megjelenítőre Fényképezési analógia 2D: festés 3D: optika Bármi: tudományos vizualizáció Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
13
Tudományos vizualizáció
v(x,y,z) (juci, jozsi), (juci, pisti), (kati, karcsi), (juci, karcsi), (1, 1), (1, 2), (1, 2.5), (1, 3), Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
14
Szereplők a képszintézisben
Számítógépes program szimulálja a virtuális világot, fényhatásokat és vezérli a grafikus megjelenítőt Grafikus megjelenítő a képernyő kijelölt képpontjait megfelelő színűre állítja Emberi szem felfogja a fényhullámokat, és az agyban színérzetet hoz létre az emberi szem korlátait ki KELL használni 15fps – kb folytonos mozgás Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
15
Megjelenítő - nem csak monitor lehet
Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
16
2D rajzolás, festés Modell Kép szín (200, 200) topológia viewport
window (200, 100) geometria rajzolás saját színnel 2D világkoordináta rendszer Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
17
3D grafika 3D világ + kamera vagy szem
Általános helyzetű 2D ablak a 3D világban Kép Modell ablak 3D világkoordináta rendszer Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
18
Képszintézis feladatai
Vektorizáció Transzformációk Vágás Takarás Árnyalás Ha egy mondattal akarjuk leírni, a vektorizáció célja, hogy egységes formában lehessen leírni a színteret Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
19
Objektum-primitív dekompozíció
Alkalmazás: virtuális világ leírása természetes fogalmakkal pl térinformatikai rendszer objektumai: épület, út, település Általános képszintézis program bemenete: geometriai primitívek gömb, ellipszoid, poligon, fényforrás Vektorizáció: objektumok közelítése egyszerű primitívekkel: pontok szakaszok, poligonok Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
20
Képszintézis feladatai
Vektorizáció Transzformációk Vágás Takarás Árnyalás Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
21
Világ-kép transzformáció
Pimitívek eredetileg egy világ-koordinátarendszerben adottak A megjelenítés vezérlése a képernyő koordinátarendszerében kell, hogy végbemenjen Transzformáció: 2-D geometriában: 2-D lineáris koordináta-transzformáció (lásd később) 3-D geometriában: vetítés (3-D modell, 2-D kép) Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
22
Képszintézis feladatai
Vektorizáció Transzformációk Vágás Takarás Árnyalás Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
23
Vágás A világ azon részeinek az azonosítása, amelyek a képen megjelennek 2-D grafikában: 2-D téglalap („ablak”) 3-D grafikában: ablak és szem által definiált végtelen piramis Vágás (clipping): az érdektelen objektumok/ objektumrészek elhagyása Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
24
Képszintézis feladatai
Vektorizáció Transzformációk Vágás Takarás Árnyalás Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
25
Takarási feladat Több objektum is vetülhet egy képpontra
Dönteni kell, melyik objektum „látszik” 2-D geometria: prioritás felállítása az objektumok között 3-D geometria: döntés a szempozícióhoz mért távolság alapján Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
26
Képszintézis feladatai
Vektorizáció Transzformációk Vágás Takarás Árnyalás Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
27
Árnyalás A látszódó objektum adott képpontban érvényes színének meghatározása 2-D grafika: saját szín alkalmazása 3-D grafika: saját szín+ a térben fennálló fényviszonyok együttes függvénye Zöld hal „Sárga” tórusz Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
28
Jelfeldolgozási megközelítés
Digitális kép – a megjelenítendő kép reprezentációja a memóriában Folytonos valódi kép közelítése véges számú elemmel vektorgrafika – alapvető elem a szakasz rasztergrafika – alapelem kicsi téglalap a pixel (picture+element) 3-D raszter elem: voxel (~3-D pixel) Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
29
Raszter vs. vektoros ábrázolás
Vektorgrafikus- a kép/világ könnyen skálázható Rasztergrafigus - átméretezésnél interpoláció szükséges, hibák jelennek meg Eredeti ábra Vektoros ábrázolás + zoom Raszteres ábrázolás + zoom
30
Raszter vs. vektoros ábrázolás
Vektorgrafikus tárolás egyszerű vonalas ábrák/világmodellek esetén kompakt leírás túl sok részlet esetén bonyolult és lassú kirajzolás művelet – nem célszerű pl fotók tárolásához Rasztergrafika nehézkes világ modellezésre: a pixel csak a kép egysége, de nem a világ objektumaié hatékonyatlan a képszintézis transzformációt minden pixelre elvégezni elterjedt monitorok rasztergarfikusak (de nem mind!) Alkalmazott megoldás: a világot vektorgrafikusan tároljuk és a transzformációt is ebben az ábrázolásban végezzük megjelenítés előtt alkalmazunk raszterizációt Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
31
Színábrázolás Szürkeárnyalatos kép: skalár szürkeségi érték
Színes kép: 3 elemű vektor red, green, blue komponensek (fotometriai részletek később!) Valós színmód: minden elem (pixel v. szakasz) esetén tároljuk a r,g,b intenzitást, pl szín szót 3 részre osztjuk Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
32
R,G,B színcsatornák (a) (b) (d) (c)
(a): 24 bites színes kép („erdőtűz”) (b, c, d): R, G, és B színcsatornák
33
Color Look-up Tables (LUTs)
Indexelt színmód az egyes kódszavak egy dekódoló memóriát (Look-up Table, LUT) címeznek meg, és a LUT tartalmazza a valódi r,g,b LUT 8-bites színes képekhez
34
Képek tárolása, mentése
Szabványos képformátumok tömörítetlen, pl BMP, TARGA: fejrész+a pixelek rgb koordinátáinak felsorolása sorfolytonosan veszteségmentes tömörítés pl GIF veszteséges tömörítés: pl JPEG videotömörítés MPEG Számítógépes Grafika 2010, PPKE ITK, Benedek Csaba
Hasonló előadás
© 2024 SlidePlayer.hu Inc.
All rights reserved.