1 / 34

Presentatie titel

Computer Graphics. Presentatie titel. Technische Informatica www.hogeschool-rotterdam.nl/cmi. Rotterdam, 00 januari 2007. Les 1. De module vision bestaat uit een theoriedeel en een prakticum deel. Deze sheets gaan over het theoretische deel

aurek
Download Presentation

Presentatie titel

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Computer Graphics Presentatie titel Technische Informatica www.hogeschool-rotterdam.nl/cmi Rotterdam, 00 januari 2007

  2. Les 1 • De module vision bestaat uit een theoriedeel en een prakticum deel. • Deze sheets gaan over het theoretische deel • De module computer graphics gebruikt het volgende boek • Boek: Computer Graphics (Second edition) , Auteur : Zhigang Xiang, Roy Plastock. • Uitgever: Schaum’s Outlines • ISBN: 0=07-135781-5

  3. Inhoud • Computer graphics is een tak van de computerwetenschap , die handelt over het in de computer invoeren van beelden • Een computer gegenereerd beeld kan een scene afbeelden met op de achtergrond een driehoek of een dinosaurus • Wat is het verschil tussen een tekening maken op een computer of op een blad papier? • In dit hoofdstuk worden concepten behandeld

  4. Inhoud • De hoofdstukken 1 t/m 12 van het boek worden behandeld • Inleiding • Beeldvoorstelling • Scan conversie • 2-dimensionale transformaties • 2 dimensionale beeldsystemen en clipping

  5. Inhoud • 3-dimensionale transformaties • Wiskundige projectie • Geometrische voorstelling • Verborgen oppervlakten • Kleuren en schaduw modellen • Ray-tracing

  6. Inhoud • Les 1 gaat over de hoofdstukken: • 1.1 Inleiding • 2. Beeldvoorstelling • 2.1 RGB kleuren model • 2.2 Directe codering • 2.3 Lookup table • 2.4 Weergave monitor • 2.5 Printer • 2.6 Beeld bestanden • 2.7 kleuren attributen van pixels

  7. Inleiding • Hoe tekenen we een driehoek? (zie fig 1-1) • De driehoek is de object definitie • Die wordt in de ruimte getekend en heet object space (objectruimte)

  8. Inleiding • De afbeelding op papierheet image space ( beeldruimte ) • De afbeeldingkanwordenbeinvloed door plaats en richting • Hetzelfdevindtplaatsbijeen computer • De driehoeknoemt men eenmeetkundigevoorstelling • We kunneneen 2-dimensionaal coordinatensysteem in de object ruimteplaatsen • De computer verbindt de lijnen • Tevensvindttransformatieplaats

  9. Inleiding • Verschil computer en papier is dat de computer discrete puntentekent en niet continue • Hetgedeeltedatverantwoordelijk is voor de hetconverterennaarhetbeeld op hetschermheet scan conversie • De afwijkingnoemt men het aliasing effect (trapjeseffect) • In fig 1-2 is de architectuur van eengrafischsysteemgegeven

  10. Inleiding • De afbeelding op papier heet image space ( beeldruimte ) • De afbeelding kan worden beinvloed door plaats en richting • Hetzelfde vindt plaats bij een computer • De driehoek noemt men een meetkundige voorstelling • We kunnen een 2-dimensionaal coordinaten systeem in de object ruimte plaatsen • De computer verbind de lijnen • Tevens vindt transformatie plaats

  11. Beeld voorstelling • Een digitaal beeld bestaat uit discrete pixels • Georganiseerd als rij-kolom • Resolutie= aantal pixels per lengte-eenheid • 3*2 inch beeld met resolutie 300 pixels/per inch heeft totaal 900*600 pixels= 540.000 pixels • Aspect ratio= verhouding van de breedte tot de hoogte , gemeten in lengte-eenheid of pixels • 6*4½ inch of 1024* 768 pixels hebben een aspect ratio van 4/3

  12. RGB kleurenmodel • Fig 2-1 geefthetkleurencoordinaatsysteemvoor rood R ,groen G en blauw (B) • Waarden 0-1 (zwart is 0)

  13. RGB kleurenmodel • RGB is optellen van kleuren (beeldscherm) • CMY is aftrekken van kleuren (printer) • C = cyaan (hemelsblauw) M= magenta (roze) Y=yellow (geel) • Rood aftrekken van wit levertcombinatiegroen en blauw • Fig 2-2 geefthetkleurencoordinaatsysteemvoor CMY

  14. RGB kleurenmodel

  15. Directe codering • Fig 2-3 geeft de codering van 3 kleurenbits • 3 bytes = 24 bit per pixel ( 8 bit per primaire kleur (true color)

  16. Directe codering • Een pixel heeft een kleur van 256*256*256 mogelijkheden = 16,7 .106 kleurwaarden • Een grijs beeld = 8 bit per pixel • Het geheugen voor een 1024*1024 beeld: • Er zijn 103.103 = 106 pixels per beeld • 1 beeld bevat dan 16,7.106.106 bits ≈ 2.1012 bytes = 2GByte • Erzijnnooit 16,7 miljoenverschillendekleuren in 1 beeld • Daaromeen lookup-table omgeheugentebesparen

  17. Lookup-table • Fig 2-4 geeft een lookup-table met 256 ingangen • Iedere ingang wijst naar 24 bit RGB kleur • Een pixel –waarde is nu 1 byte ( 8 bit)

  18. Lookup-table • De kleur van die pixel-waarde i met 0 ≤ i ≤ 255 wordt bepaald door de kleurwaarde in de tabel op adres i • Er zijn nu maar 28=256 gelijktijdige kleuren mogelijk per beeld • Het geheugen voor een 1024*1024 beeld (met lookup-table): • Er zijn 103.103 = 106 pixels per beeld • 1 beeld bevat dan 8 pixels per beeld i.p.v 24 pixels per beeld • 1 byte per pixel geeft 1.106 byte geheugen = 1MB

  19. Lookup-table • Nu nog grootte van lookup-table bepalen • 24 bit * 256 bit = 3. 23. 28 bit= 3. 28 bytes = 768 bytes=0,768 kB • Totale grootte 1MB + 0,768 kB = 1,000768 MB • Een beeld wordt niet alleen bepaald door de pixel waarde maar ook door de kleurwaarde in de overeenkomstige lookup-table • Deze kleurenwaarden vormen de kleuren-map (color map) voor het beeld

  20. Weergave monitor • Meest gebruikt werd de CRT (CathodeRay Tube) ( zie fig 2-5)

  21. Weergave monitor • De kleuren monitor bevat 3 electronenkanonnen en een schaduw masker(zie fig 2-6)

  22. Printer • Een printer plaatsteenlaagjekleuren pigment op eenprintmedia. • Hetlichtdat van de oppervlaktewordtgereflecteerdwordt door de mensgezien • Erworden 3 pigmentengebruiktcyaan,magenta,geel) • Tevensnogeenzwart pigment omdathetlastig is met CMY echtzwartteproduceren • Men noemtdit CMYK model ( K=key voorzwart)

  23. Half tone printer • Traditioneletechniek van de print industriebij met bilevel (zwart-wit) devices (printer , plotter) • Dezegebruikt pigment stippen met variable grootte. • Hiermeewordtwitteachtergrondgemengd • Ditgeeftverschillendeintensiteitniveau’s op afstandbekeken • De stippenwordenzogevormddatzeeenhoek van 450vormen met de horizon ( zie fig 2-7)

  24. Half tone printer • De grootte van de stippen is omgekeerd evenredig met de beoogde intensiteit • De techniekomzulkebeeldentemakenheet half-tone techniek • Krantengebruikeneen half-tone van 60-80 dots ( stippen) per inch • Boekengebruikeneen half-tone van 120-200 dots ( stippen) per inch

  25. Halftone benadering • In plaats van de grootte van de dots te wijzigen kunnen we de haftone techniek benaderen met patronen van pixel-rasters • Voor een 2*2 pixel raster construeren we 5 raster patronen om 5 verschillende intensiteiten te krijgen ( zie fig 2-8)

  26. Halftone benadering • Het aantal intensiteiten kan verhoogd worden door een ander grootte van het raster • Ook kan nog meer intensiteiten verkregen worden als pixels ook nog zelf intensiteits -verschillen bevatten ( zie fig 2-9) • Deze halftone rasterpatronen heten ook wel dither patronen

  27. Halftone benadering • Dither wordt gebruikt om het beeld een natuurlijker aanzien te geven • Een aantal ontwerp overwegingen: • Groeien van uit het pixel centrum • Een pixel moet altijd hetzelfde niveau houden • Symmetrie moet vermeden worden • Geisoleerde “aan” pixels moeten vermeden worden • We kunnen een dither matrix gebruiken om een serie dither patronen te geven

  28. Halftone benadering • Bijvoorbeeld een 3*3 matrix • Deze geeft de volgorde aan van de intensiteit van de pixels in een 3*3 raster. • Op die manier zijn er 10 niveau’s • Niveau I wordt verkregen door alle pixels aan te zetten die corresponderen met de waardes in de dither matrix die kleiner zijn dan I • Zie onderstaande figuur

  29. Halftone benadering

  30. Beeldbestanden • Een digitaal beeld is gecodeerd in een binaire file • Formaat bmp,jpeg,tiff • Structuur is voor alle gelijk • Fig 2-10 geeft de organisatie van een beeld structuur • 2 delen: header en beelddata

  31. Beeldbestanden

  32. Kleuren attributen • Kleuren attributen wijzigen van individuele pixels is een primitieve operatie waarbij systeembibliotheken gebruikt worden • Afhankelijk van het beeldtype (direct of lookup) zijn er 2 mogelijkheden: • setPixel(x,y,rgb) (direct) met rgb = 3-element-array rgb[0]=r , rgb[1]=g , rgb[2]=b setPixel(x,y,i) (lookup) met i = adres ingang die (r,g,b) bevat • setColor(rgb) (direct) zonder plaatsinformatie setColor(i) (lookup) zonder plaatsinformatie

  33. Kleuren attributen • Plaatsinformatieschrijven: setPixel(x,y) • Plaatsinformatielezen (direct): getPixel(x,y,rgb) • Plaatsinformatielezen (Lookup): getPixel(x,y,i) • Lookup-table schrijven : setEntry(i,rgb) • Lookup-table lezen: getEntry(i,rgb) • Achtergrondbeeldschrijven: clear()

More Related