introduction to graphics l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
บท นำ กราฟิกส์ เบื้องต้น (Introduction to Graphics) PowerPoint Presentation
Download Presentation
บท นำ กราฟิกส์ เบื้องต้น (Introduction to Graphics)

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 98

บท นำ กราฟิกส์ เบื้องต้น (Introduction to Graphics) - PowerPoint PPT Presentation


  • 350 Views
  • Uploaded on

355205 Introduction to Graphics. บท นำ กราฟิกส์ เบื้องต้น (Introduction to Graphics). พ.ต.อนิวรรต เหมนิธิ. รร.ตท. รุ่นที่ ๓๒ รร.จปร. รุ่นที่ ๔๓ หลักสูตรส่งทางอากาศ รุ่นที่ ๒๐๙ หลักสูตรจู่โจม รุ่นที่ ๕๙ รร.สธ.ทบ.สบส. รุ่นที่ ๘๓ วศ.บ. (คอมพิวเตอร์), รร.จปร.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'บท นำ กราฟิกส์ เบื้องต้น (Introduction to Graphics)' - Pat_Xavi


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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
introduction to graphics

355205 Introduction to Graphics

บทนำ กราฟิกส์เบื้องต้น(Introduction to Graphics)

พ.ต.อนิวรรต เหมนิธิ

slide2
รร.ตท. รุ่นที่ ๓๒

รร.จปร. รุ่นที่ ๔๓

หลักสูตรส่งทางอากาศ รุ่นที่ ๒๐๙

หลักสูตรจู่โจม รุ่นที่ ๕๙

รร.สธ.ทบ.สบส. รุ่นที่ ๘๓

วศ.บ. (คอมพิวเตอร์), รร.จปร.

MS (Computer Engineering), Western Michigan University, USA

อาจารย์พิเศษ ม.รังสิต (การรักษาความปลอดภัยระบบสารสนเทศ)

ผบ.มว.พัน.นร.รร.ส.สส.

ประจำ ยศ.ทบ. (ศึกษาต่อ)

น.ซ่อมบำรุงฯ ปท.กซสอ.สส.

วิศวกรระบบฯ ฝ่ายเทคนิค ททบ.๕

รอง หน.ชุด.ส. กกล.๙๗๒ (ไทย-ติมอร์ ตะวันออก)

ประจำ ยศ.ทบ. (รร.สธ.ทบ.สบส.)

รอง ผบ.ส.พัน.๓

หน.ชุด ส./ฝกม. กกล.สุรศักดิ์มนตรี

ผช.หน.กพ.กบ. กกล.สุรศักดิ์มนตรี

น.วิเคราะห์และออกแบบระบบ ศทท.

ประวัติผู้บรรยาย พ.ต.อนิวรรต เหมนิธิ
slide3
หัวข้อบรรยายสรุป

1.พื้นฐานคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

2.ความหมายคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

3.ประเภทภาพกราฟิกส์

4.ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกส์

5.ประโยชน์ของคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

6.การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

7. อนาคตคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

slide4
พื้นฐานคอมพิวเตอร์กราฟิกส์พื้นฐานคอมพิวเตอร์กราฟิกส์
  • คอมพิวเตอร์กราฟิกส์ (Computer Graphics) ได้ขยายขอบเขตมาสู่การสร้างสรรค์งานด้านศิลปะ และการออกแบบมากขึ้น
  • ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์กราฟิกได้รวมความพร้อมของอุปกรณ์กราฟิก หลาย ด้านเข้าไว้อย่างครบครันด้วยการจัดวางอย่างเป็นระบบ
  • ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ก็มิได้เกิดจาก ความสำเร็จของการพัฒนาโปรเซสเซอร์ (processor)
  • มีการพัฒนาอุปกรณ์ต่อพ่วง (Peripheral) ที่เอื้อต่อการทำงานและสนองการรับรู้ของมนุษย์มากยิ่งขึ้น
  • มีการนำคอมพิวเตอร์มาใช้เป็นเครื่องมือสำคัญในการสร้างสรรค์งานของนักออกแบบ และศิลปิน
slide5
ความหมายคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ความหมายคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

เรขภาพคอมพิวเตอร์ หรือ คอมพิวเตอร์กราฟิกส์ (Computer Graphics) หรือ ซีจี (CG) คือ การประมวลผลข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์โดยข้อมูลเข้าเป็นข้อมูลตัวเลข ตัวอักษร หรือสัญญาณต่าง ๆ แล้วแสดงผลลัพธ์ทางจอภาพเป็นข้อมูลเชิงเรขาคณิต รวมถึงข้อมูลอื่น ๆ ของภาพ เช่น ข้อมูลการเคลื่อนไหว การเปลี่ยนแปลง ลักษณะการเชื่อมต่อ และความสัมพันธ์ระหว่างออปเจ็กต์ในภาพ รวมถึงการศึกษาระบบการแสดงภาพ ทั้งสถาปัตยกรรมของเครื่องคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ต่อพ่วง หรืออุปกรณ์ในการนำเข้า และแสดงผล ปัจจุบันมีการประยุกต์คอมพิวเตอร์กราฟิกใช้งานร่วมกับเทคโนโลยีอื่น ๆ เช่น การสร้างภาพเคลื่อนไหวในงานภาพยนตร์ เกม สื่อประสมภาพและเสียง หรือระบบสร้างภาพความจริงเสมือน (Virtual Reality) เป็นต้น

slide6
ความหมายคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ความหมายคอมพิวเตอร์กราฟิกส์
  • ปี ค.ศ. 1940 คอมพิวเตอร์แสดงภาพกราฟิกโดยใช้เครื่องพิมพ์ โดยรูปภาพที่ได้จะเป็นภาพที่เกิดจากการใช้ตัวอักษรมาประกอบกัน
  • ปี ค.ศ. 1950 สถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาซูเซสต์ (MIT) ได้พัฒนาคอมพิวเตอร์ Whirlwind ซึ่งมีหลอดภาพ CRT (Cathode Ray Tube) เป็นส่วนแสดงผลแทนเครื่องพิมพ์
  • ระบบ SAGE (Semi - Automatic Ground Environment) ของกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกาสามารถแปลงสัญญาณจากเรดาร์ให้เป็นภาพบน จอคอมพิวเตอร์ได้
  • ระบบ SAGE เป็นระบบกราฟิกเครื่องแรกที่ใช้ปากกาแสง (Light Pen) สำหรับการเลือกสัญลักษณ์บนจอภาพได้
slide7

ความหมายคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ความหมายคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

คอมพิวเตอร์ Whirlwind ของ MIT

slide8
ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์
  • ปี ค.ศ. 1950 - 1960 มีการทำวิจัยเรื่องเกี่ยวกับระบบคอมพิวเตอร์เป็นจำนวนมาก ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นต้นแบบของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกสมัยใหม่
  • ปี ค.ศ. 1963 วิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของ อีวาน ซูเธอร์แลนด์ (Ivan Sutherland) เป็นการพัฒนาระบบการวาดเส้น ซึ่งผู้ใช้สามารถกำหนดจุดบนจอภาพได้โดยตรงโดยการใช้ปากกาแสง
  • ระบบกราฟิกจะสามารถลากเส้นเชื่อมจุดต่าง ๆ เหล่านี้เข้าด้วยกัน กลายเป็นภาพโครงสร้างรูปหลายเหลี่ยม ระบบนี้ได้กลายเป็นหลักการพื้นฐานของโปรแกรมช่วยในการออกแบบระบบงานต่าง ๆ เช่น การออกแบบระบบไฟฟ้า และการออกแบบเครื่องจักร
slide9
ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์
  • ระบบหลอดภาพ CRT ในสมัยแรกสามารถวาดเส้นตรงระหว่างจุดสองจุดบนจอภาพได้ แต่ภาพเส้นที่วาดจะจางหายไปจากจอภาพอย่างรวดเร็ว
  • ต้องมีการวาดซ้ำลงที่เดิมหลาย ๆ ครั้งในหนึ่งวินาที เพื่อให้เราสามารถ มองเห็นว่าเส้นไม่จางหายไป ซึ่งระบบแบบนี้มีราคาแพงมาก
  • ในช่วงต้นปี ค.ศ. 1960 ในปี 1963 อีวาน ซูเธอร์แลนด์ได้ออกแบบ Sketchpad ซึ่งเป็นระบบอินเทอร์แอ็กทีฟกราฟิกเพื่อสร้างภาพทางกราฟิกได้ Sketchpad นี้ใช้จอ CRT, ปากกาแสง และแผ่นฟังก์ชันคีย์ในการสร้างงานกราฟิก สามารถซูมได้ เก็บออปเจ็กต์ลงในหน่วยความจำได้
slide10

ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

Sketchpad ของอีวาน ซูเธอร์แลนด์

slide11

ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • ปี ค.ศ. 1965 ระบบที่วาดเส้นซ้ำลงที่เดิมหลาย ๆ ครั้งนี้มีราคาถูกลงเนื่องจากบริษัท ไอบีเอ็ม (IBM) ได้ผลิตออกมาขายเป็นจำนวนมากในราคาเครื่องละ 100,000 เหรียญสหรัฐฯ
  • ปี ค.ศ. 1968 บริษัท เทคโทรนิกส์ (Tektronix) ได้ผลิตจอภาพแบบเก็บภาพไว้ได้จนกว่าต้องการจะลบ (Storage - Tube CRT) ซึ่งระบบนี้ไม่ต้องการหน่วยความจำและระบบการวาดซ้ำ ทำให้ราคาถูกลงมาก (เพียง 15,000 เหรียญสหรัฐฯ) ทำให้เป็นที่นิยมกันมากใน 5 ปีต่อมา
  • กลางปี ค.ศ. 1970 เป็นช่วงเวลาที่อุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์เริ่มมีราคาลดลงมาก ทำให้ฮาร์ดแวร์ของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกมีราคาถูกลง ทำให้มีการใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกเริ่มในงานด้านต่าง ๆ มากขึ้น
slide12

ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • ซอฟต์แวร์ทางด้านกราฟิกมีการพัฒนาควบคู่มากับฮาร์ดแวร์
  • อีวาน ซูเธอร์แลนด์ ผู้ซึ่งได้ออกแบบวิธีการหลัก ๆ รวมทั้งโครงสร้างข้อมูลของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิก
  • สตีเฟน คูน (Steven Coons, 1966) และปิแอร์ เบเซอร์ (Pierre Bazier, 1972) ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับการสร้างเส้นโค้งและภาพพื้นผิว ทำให้ปัจจุบันเราสามารถสร้างภาพ 3 มิติ ได้สมจริงสมจังมากขึ้น
  • 10 ปีต่อมาได้มีการพัฒนาวิธีการสร้างภาพมากมายสำหรับใช้ในระบบคอมพิวเตอร์กราฟิก และปัจจุบันเราก็ได้เห็นผลงานที่สวยงามและแปลกตา ซึ่งเป็นผลจากการศึกษาวิจัยต่าง ๆ ในอดีตนั่นเอง
slide13

ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • คอมพิวเตอร์กราฟิกส์ได้ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง สามารถแยกประวัติความเป็นมาได้ดังนี้
    • การปฎิวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ เป็นการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีซึ่งเปลี่ยนแปลงความเป็นอยู่ของมนุษย์โดยสิ้นเชิง
    • มีการพัฒนา ENIAC เป็นเครื่องจักรคำนวณหาความแม่นยำในการหาเป้าหมายหัวกระสุนปืนใหญ่ พัฒนาเป็น EDVAC และเป็น UNIVAC
    • การวิจัยพัฒนาคอมพิวเตอร์กราฟิก เริ่มมีการพัฒนาระบบต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ช่วยในการตรวจจับและเตือนภัยทางอากาศ ที่เด่นคือ ระบบ SAGE กลายเป็น GUI ทำให้นิยมใช้คอมพิวเตอร์ช่วยการออกแบบ (CAD)
    • มีการพัฒนาส่วนต่อประสานกราฟิกกับผู้ใช้ เกิดสิ่งที่เรียกว่า WYSIWYG นำไปสู่การใช้ เมาส์ ปากกาแสง เป็นต้น
slide14

ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกมีชื่อ ENIAC

slide15

ประเภทภาพกราฟิกส์

  • กราฟิกแบบบิตแมพ (Bit mapped) มีลักษณะเป็นช่อง ๆ เหมือนตาราง แต่ละบิตก็คือส่วนหนึ่งของข้อมูลคอมพิวเตอร์ (1 คือเปิด และ 0 คือปิด) หรือหมายถึงสีดำและสีขาว ดังนั้น ถ้าเราเอาบิตที่แตกต่างกันในแต่ละตารางมารวมกันเข้า จะสามารถสร้างภาพจากจุดดำและขาวเหล่านี้ได้
    • พิกเซล มาจากคำว่า Picture Element (Pixel) เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของภาพบิตแมพ ซึ่งองค์ประกอบย่อย ๆ เหล่านี้ถูกรวมกันเข้าทำให้เกิดภาพ ที่มีส่วนประกอบย่อย ๆ มารวมกันเพื่อประกอบเป็นรายการสิ่งของต่าง ๆ
    • อัตราส่วนแอสเป็กของภาพ (Image Aspect Ratio) คือ อัตราส่วนระหว่างจำนวนพิกเซลทางแนวนอน และจำนวนพิกเซลทางแนวตั้ง
slide16

ประเภทภาพกราฟิกส์

  • ความละเอียด (Resolution) หมายถึง รายละเอียดที่อุปกรณ์แสดงกราฟิกชนิดหนึ่งมีอยู่ ค่าความละเอียดมักระบุเป็นจำนวนพิกเซลในแนวนอนคือแนวแกน X และจำนวนพิกเซลในแนวตั้งคือแนวแกน Y

(ก) กราฟิกของฟอนต์แบบบิตแมพ (ข) กราฟิกแบบเวกเตอร์

slide17

ประเภทภาพกราฟิกส์

  • กราฟิกแบบเวกเตอร์ (Vector) ใช้สมการทางคณิตศาสตร์เป็นตัวสร้างภาพ เช่น วงกลม หรือเส้นตรง เป็นต้น
  • หลักที่จะนำไปสู่กราฟิกแบบเวกเตอร์ก็คือ การรวมเอาคำสั่งทางคอมพิวเตอร์และสูตรทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายเกี่ยวกับออปเจ็กต์
  • ปล่อยให้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ เช่น จอภาพ หรือเครื่องพิมพ์เป็นตัวกำหนดเองว่าจะวางจุดจริง ๆ ไว้ที่ตำแหน่งใดในการสร้างภาพ
  • คุณลักษณะเด่นเหล่านี้ทำให้กราฟิกแบบเวกเตอร์มีข้อได้เปรียบ และข้อเสียเปรียบมากมายเมื่อเทียบกับกราฟิกแบบบิตแมพ
  • ออปเจ็กต์ (Object) พื้นฐานสามารถนำมาสร้างออปเจ็กต์ที่ซับซ้อนขึ้น โดยการรวมเอาออปเจ็กต์หลาย ๆ ชนิดมาผสมกัน
slide18

เปรียบเทียบกราฟิกส์แบบบิตแมพและเวกเตอร์เปรียบเทียบกราฟิกส์แบบบิตแมพและเวกเตอร์

  • การแสดงภาพกราฟิกบนจอภาพ กราฟิกแบบบิตแมพสามารถแสดงให้เห็นที่จอภาพได้เร็วกว่าแบบเวกเตอร์
  • การเปลี่ยนแปลงขนาดภาพให้ใหญ่ขึ้นหรือเล็กลงกว่าภาพเดิม กรณีภาพแบบบิตแมพจะทำได้ไม่มาก แต่ภาพแบบเวกเตอร์จะสามารถย่อและขยายขนาดได้มากกว่า โดยสัดส่วนและลักษณะของภาพยังคล้ายเดิม
slide19

ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกส์

  • มาตรฐานซอฟต์แวร์ทางกราฟิก
    • ปี ค.ศ. 1979 คณะกรรมการวางแผนมาตรฐานซอฟต์แวร์ทางกราฟิก (GSPC : Graphic Standard Planning Committee) ได้พยายามบริหารจัดการให้เกิดมาตรฐานของซอฟต์แวร์ทางกราฟิกขึ้นในสหรัฐอเมริกา ใช้ระบบ CORE (Core Graphic System) ซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับระบบการแสดงภาพ 3 มิติ
    • ในเวลาใกล้เคียงกันนั้นเอง สถาบันกำหนดมาตรฐานของประเทศเยอรมัน (DIN : West German National Standard) ก็ได้พัฒนามาตรฐานกราฟิกของตัวเองขึ้นมา โดยมีชื่อเรียกว่า GKS (Graphic Kernel System)
slide20

ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกส์

  • GKS เป็นมาตรฐานสำหรับระบบการแสดงภาพ 2 มิติ ที่สนับสนุนฮาร์ดแวร์ที่หลากหลาย และมีภาษาคอมพิวเตอร์หลายภาษาที่สามารถเรียกใช้ GKS ได้ เช่น ภาษาปาสคาล ภาษาฟอร์แทรน และภาษาซี เป็นต้น แต่ GKS ยังขาดส่วนที่เป็น 3 มิติ
  • ปี ค.ศ. 1982 ระบบ GKS ซึ่งถูกใช้เป็นมาตรฐานนานาชาติของระบบกราฟิก ทำให้สมาคมกราฟิกนานาชาติ (International Graphics Community) พยายามรวบรวมมาตรฐาน CORE กับ GKS เข้าเป็นมาตรฐานเดียวกัน แต่ไม่สำเร็จเนื่องจากมีการเมืองเข้ามาเกี่ยวข้อง
  • มีการพัฒนาต่อยอด GKS ให้มีคุณสมบัติทางด้าน 3 มิติ ซึ่งเรียกว่า GKS-3D โดยเพิ่มเติมความสามารถด้านคอมพิวเตอร์กราฟิก 3 มิติ
slide21

ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกส์

  • มีการพัฒนามาตรฐานใหม่ให้เลือกใช้งานอีกด้วย มาตรฐาน PHIGS (Programmer's Hierarchical Interface Graphics Standard) เป็นระบบ ที่พัฒนาโดยยึดพื้นฐานของคอมพิวเตอร์กราฟิก 3 มิติ
  • ซอฟต์แวร์ที่ใช้มาตรฐานนี้สนับสนุนการพัฒนาสภาพแวดล้อมทางกราฟิกแบบมีปฏิสัมพันธ์ หรือมีการโต้ตอบกับผู้ใช้ (Interactive Graphics Environment) เช่น CAD/CAM การสร้างโมเดลของแข็ง (Solid Model) หรือการสร้างภาพจำลอง (Simulation) เป็นต้น
  • มาตรฐาน PHIGS ยังมีการพัฒนาโดยเพิ่มเติมความสามารถด้านต่าง ๆ เช่น เส้นโค้ง การให้แสง (Lighting) การให้เงา (Shading) หรือการสร้างพื้นผิว (Surface)
slide22

ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกส์

  • มาตรฐาน PHIGS ยังได้มีการแตกแขนงมาอีกมาตรฐานหนึ่งที่ชื่อว่า PHIGS+ ซึ่งความสามารถยังคงแตกต่างจากมาตรฐาน GKS และ GKS-3Dอยู่พอสมควร
  • ส่วนพัฒนากราฟิกของบริษัท Silicon Graphicsเริ่มมีชื่อเสียง ส่วนการพัฒนานี้ได้ออกแบบและนำเสนอชุดของรูทีนที่ชื่อว่า GL (Graphics Library)
  • ต่อมาไม่นาน GLกลายเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในสังคมของกราฟิก ทำให้กลายเป็นมาตรฐานทางกราฟิก
  • รูทีนของ GLถูกออกแบบมาให้ทำงานเร็ว มีการทำงานเป็นแบบเรียลไทม์
slide23

ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกส์

  • ต่อมาได้มีการขยายการใช้งานออกไปยังระบบฮาร์ดแวร์อื่น มีผลทำให้ GL มีสภาพเป็น OpenGL (Open Graphics Library) เนื่องจากมีการพัฒนาให้เป็นอิสระในการทำงานร่วมกับฮาร์ดแวร์ (hardware-independent)
  • ปัจจุบันกราฟิกแพ็กเกจนี้อยู่ในความดูแลและอัปเดทของ OpenGL Architecture Review Board ซึ่งเป็นของกลุ่มบริษัทและองค์กรที่มีชื่อเสียงทางด้านกราฟิกหลายบริษัท
  • ไลบรารีของ OpenGL ถูกออกแบบพิเศษสำหรับแอปพลิเคชันเพื่อทำงานด้านกราฟิก 3 มิติอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ก็สามารถใชกับงาน 2 มิติซึ่งเป็นกรณีพิเศษของ 3 มิติที่ค่าโคออร์ดิเนต z เป็น 0
slide24

ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกส์

  • ประเภทของซอฟต์แวร์ทางกราฟิก
    • โปรแกรมสำเร็จรูป(Package)สร้างขึ้นโดยผู้เชี่ยวชาญทางด้านคอมพิวเตอร์กราฟิก เพื่อให้ผู้ใช้โปรแกรมสามารถใช้คอมพิวเตอร์ดำเนินการเกี่ยวกับภาพได้อย่างสะดวกรวดเร็ว
    • โปรแกรมที่ผู้ใช้เขียนขึ้นเอง เป็นโปรแกรมที่เขียนขึ้นด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ เช่น เบสิก ฟอร์แทรน ปาสคาล และอื่น ๆ โดยเขียนด้วยคำและหลักการของภาษานั้น เพื่อให้คอมพิวเตอร์ดำเนินการเกี่ยวกับกราฟิกตามที่เราต้องการ
slide26

ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกส์

  • ข้อพิจารณาการเลือกซอฟต์แวร์ทางกราฟิก
    • โปรแกรมสำเร็จรูปสามารถใช้งานได้ทันที เสียเวลาศึกษาวิธีการใช้โปรแกรมเพียงเล็กน้อยเท่านั้น จึงเหมาะกับงานเร่งด่วน และใช้ในการศึกษาของผู้เริ่มต้น
    • โปรแกรมสำเร็จรูปแต่ละโปรแกรม มีจุดมุ่งหมายของการใช้งานแตกต่างกัน
    • โปรแกรมสำเร็จรูปเพียงโปรแกรมเดียว ไม่สามารถทำงานให้ตรงกับความต้องการของเราได้ครบถ้วน
    • ในระยะยาว การใช้โปรแกรมสำเร็จรูปทำให้สิ้นเปลืองมากกว่า เนื่องจากจะต้องหาซื้อโปรแกรมรุ่นใหม่มาใช้แทนโปรแกรมรุ่นเก่าอยู่เสมอ
    • การเขียนโปรแกรมขึ้นใช้เอง ทำให้เราเกิดความเข้าใจเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์ และซอฟต์แวร์ของคอมพิวเตอร์ ที่ใช้งานด้านกราฟิกได้ดีขึ้น
slide27

ประโยชน์ของคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ประโยชน์ของคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • แสดงผลงานด้วยภาพแทนการแสดงด้วยข้อความ
  • แสดงแผนที่ แผนผัง และภาพของสิ่งต่าง ๆ ซึ่งภาพเหล่านี้ไม่สามารถแสดงในลักษณะอื่นได้
  • ใช้ในการออกแบทางด้านต่าง ๆ เช่น ออกแบบบ้าน รถยนต์ เครื่องจักร เครื่องแต่งกาย การแต่งหน้า และเครื่องมือเครื่องใช้อื่น ๆ
  • ช่วยงานด้านเรียนการสอน โดยเฉพาะในวิชาที่ต้องใช้ภาพ แผนผัง หรือแผนที่ประกอบ
  • ใช้ในการจำลองสถานการณ์ (Simulation) เพื่อหาคำตอบว่า ถ้าสถานการณ์เป็นอย่างนี้แล้วจะเกิดอะไรขึ้น
  • นำมาสร้างภาพนิ่ง ภาพสไลด์ ภาพยนตร์ และรายการวิดีโอ
  • ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์สร้างเกมส์คอมพิวเตอร์
slide28

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • การออกแบบ (CAD : Computer - Aided Design )
slide29

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • กราฟและแผนภาพ (Graph)
slide30

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • ภาพศิลป์ (Art)
slide31

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • สื่อการเรียนการสอน (CAI : Computer Assisted Instruction)
slide32

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • ภาพเคลื่อนไหว (Animation)
slide33

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • อิเมจโปรเซสซิงก์ (Image Processing) เป็นการแสดงภาพที่เกิดจากการถ่ายรูปหรือจากการสแกนภาพให้ปรากฏบนจอภาพคอมพิวเตอร์
slide34

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • การจำลองสถานการณ์ (Simulation)
slide35

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • เกมส์คอมพิวเตอร์ (Games)
slide36

การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • ภาพยนตร์ (Movie)
slide37

อนาคตคอมพิวเตอร์กราฟิกส์อนาคตคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • ระบบสื่อประสม (Multimedia)
slide38

อนาคตคอมพิวเตอร์กราฟิกส์อนาคตคอมพิวเตอร์กราฟิกส์

  • ระบบเสมือนจริง (VR : Virtual Reality)
2 devices in graphics system

บทที่ 2อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์(Devices in Graphics System)

slide40
หัวข้อบรรยายสรุป

1.อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์

2.การแสดงผลกราฟิกส์

3.สถาปัตยกรรมของแรสเตอร์สแกน

4.อุปกรณ์แสดงภาพ 3 มิติ

5.จอภาพ

6.กล้องมองภาพสามมิติและระบบเสมือนจริง

slide41

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์

  • อุปกรณ์รับข้อมูล (Input devices) เป็นอุปกรณ์ที่นำข้อมูลเข้าระบบคอมพิวเตอร์เพื่อนำข้อมูลไปให้โปรเซสเซอร์ประมวลผล แต่เดิมมีเพียงคีย์บอร์ดเท่านั้น แต่ในปัจจุบันมีทั้งเมาส์, แทร็กบอลลฒ ปากกา, จอสัมผัส หรือจอยสติ๊ก เป็นต้น
  • อุปกรณ์แสดงผล (Output devices) เป็นอุปกรณ์ที่นำภาพกราฟิกแสดงให้เห็น ปัจจุบันมีทั้งจอภาพ (ทั้งจอ CRT และจอแบน), อุปกรณ์แสดงผล 3 มิติ และเครื่องพิมพ์ประเภทต่าง ๆ
slide42

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์ :คีย์บอร์ด

  • คีย์บอร์ด (Keyboard) : อุปกรณ์อินพุตพื้นฐานที่ต้องมีในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องจะรับข้อมูลจากการกดคีย์ แล้วทำการเปลี่ยนเป็นรหัสเพื่อส่งต่อไปให้กับคอมพิวเตอร์

เลย์เอาต์ของคีย์บอร์ดตามมาตรฐาน ECMA-23

slide43

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์ :คีย์บอร์ด

คีย์บอร์ด Dvorak

คีย์บอร์ด Elite ของไมโคซอฟต์

slide44

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์ :เมาส์และแทร็กบอลล์

  • เมาส์และแทร็กบอลล์ (Mouse & Trackball): อุปกรณ์อินพุตเลือกรายการหรือคำสั่งด้วยภาพ หรือไอคอน (icon) แบ่งได้เป็นสองแบบคือ
    • แบบทางกล (Mechanical)
    • แบบใช้แสง (Optical)
slide45

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์ :LightPens & Touchscreens

  • ปากกาและจอสัมผัส (LightPens & Touchscreens) อุปกรณ์อินพุตที่มีแสงอิเล็กตรอนจะกระตุ้นสารเรืองแสง (phosphor) ที่เคลือบอยู่ด้านหลังผิวจอภาพ สารเรืองแสงนี้จะสว่างและดับกลับไปสภาวะปกติ
slide46

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์ :LightPens & Touchscreens

  • จอสัมผัสมี 2 รูปแบบคือ แสง (Photonic) และไฟฟ้า (Electrical)

จอสัมผัสแบบแสง

slide47

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์ :Bit Pad / Digitizing Tablet

  • Bit Pad หรือ Digitizing Tablet : เป็นอินพุตดีไวซ์ที่ประกอบด้วยพื้นผิวเรียบ และ stylus หรือ puck แผ่นเรียบจะมีสายที่เป็นตาข่าย 2 มิติที่สามารถตรวจจับสัญญาณที่สร้างจาก puck ที่เคลื่อนที่บนแผ่นเรียบนั้น แผ่นเรียบจะส่งตำแหน่ง X-Y และสถานะของปุ่มบน puck
slide48

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์ :จอยสติ๊ก (Joystick)

  • จอยสติ๊ก(Joystick) : บอกตำแหน่งแนวตั้งและแนวนอนด้วยระยะก้านที่ยื่นออกมาจากฐานของจอยสติ๊ก ส่วนมากนิยมนำมาใช้งานกับวิดีโอเกมส์ และเพื่อกำหนดตำแหน่งในระบบกราฟิก
slide49

อุปกรณ์ในระบบกราฟิกส์ :แสกนเนอร์ (Scanner)

  • สแกนเนอร์ (Scanner) :อุปกรณ์ซึ่งจับภาพและเปลี่ยนแปลงภาพจากรูปแบบของแอนาลอกเป็นดิจิตอล

สแกนเนอร์แบบเลื่อนกระดาษ, แบบแท่นนอน และแบบมือถือ

slide50

การแสดงผลกราฟิกส์

  • API (Application Programming Interface) ทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่างแอปพลิเคชันกับฮาร์ดแวร์ โดยโปรแกรมเมอร์ไม่จำเป็นต้องทราบการทำงานของฮาร์ดแวร์และไม่จำเป็นต้องส่งคำสั่งไปให้ฮาร์ดแวร์ทำงานโดยตรง
  • เช่นเดียวกับโปรแกรมกราฟิก ที่สามารถติดต่อและส่งคำสั่งให้ฮาร์ดแวร์นั้นทำงานได้ทันทีและมีประสิทธิภาพ
  • โดยปกติแล้วระบบปฏิบัติการ (Operating Systems) จะจัด API ที่เหมาะสมให้สำหรับการทำงานที่เป็นพื้นฐานอยู่แล้ว
slide52

การแสดงผลกราฟิกส์

  • ความสัมพันธ์ระหว่างแอปพลิเคชันกับอุปกรณ์ต่าง ๆ มี 2 รูปแบบ
    • ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ (Device Dependent) เป็นแอปพลิเคชันที่มีคำสั่งเฉพาะในการเข้าถึงอุปกรณ์แสดงผลโดยตรง
    • ไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ (Device Independent) หรืออาจกล่าวได้ว่าเป็นอิสระต่ออุปกรณ์แอปพลิเคชัน พวกนี้จะเลือกเฉพาะคำสั่งที่จำเป็นเพื่อติดต่ออุปกรณ์แสดงผลให้น้อยที่สุด และกำหนดคำสั่งอื่น ๆ อ้างถึงคำสั่งนี้
slide53

จอภาพ

  • จอภาพเป็นอุปกรณ์หลักที่ใช้ในการแสดงผล (Output Device) ซึ่งจอภาพที่ใช้กันส่วนมากจะเป็นจอภาพชนิดเดียวกันกับจอภาพของโทรทัศน์ซึ่งเรียกกันว่า CRT (Cathode Ray Tube)
slide54

สถาปัตยกรรมของแรสเตอร์สแกนสถาปัตยกรรมของแรสเตอร์สแกน

  • สถาปัตยกรรมของแรสเตอร์สแกน (Raster-Scan Architecture)
    • มีโปรเชสเซอร์ที่มีความพิเศษในการแสดงผลที่เรียกว่า “วิดีโอคอนโทรลเลอร์” (Video Controller) เป็นตัวควบคุมในการแสดงผล (Display Controller)
    • เฟรมบัพเฟอร์จะอยู่ส่วนใดก็ได้ในหน่วยความจำ และวิดีโอคอนโทรลเลอร์จะใช้เฟรมบัพเฟอร์ในการรีเฟรชจอภาพ
slide55

วีดีโอคอนโทรลเลอร์ (Video Controller)

  • มีการสงวนพื้นที่หน่วยความจำไว้ส่วนหนึ่งสำหรับใช้เป็นเฟรมบัพเฟอร์เพื่อให้วิดีโอคอนโทรลเลอร์สามารถเรียกใช้หน่วยความจำที่เป็นเฟรมบัพเฟอร์ได้โดยตรง
slide56

วีดีโอคอนโทรลเลอร์ (Video Controller)

  • ตำแหน่งของเฟรมบัพเฟอร์และตำแหน่งของจอภาพที่สัมพันธ์กันจะอ้างอิงไปยังคาร์ทีเซียนโคออร์ดิเนตในแอปพลิเคชันทั่วไป
  • บ่อยครั้งที่จุดกำเนิดโคออร์ดิเนตถูกอ้างอิงอยู่ที่มุมล่างซ้ายของจอภาพโดยใช้คำสั่งของซอฟต์แวร์ (เช่นเดียวกับ OpenGL)
  • ค่า x เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาของจอภาพ
  • ค่า y เพิ่มขึ้นจากล่างขึ้นบนของจอภาพ
  • ตำแหน่งพิกเซลเป็นเลขจำนวนเต็มระหว่าง 0 ถึง xmax ตามแนวขวางจากซ้ายไปขวา
  • และจาก 0 ถึง ymax จากล่างขึ้นบน
slide57

วีดีโอคอนโทรลเลอร์ (Video Controller)

  • การทำงานพื้นฐานในการรีเฟรชของวิดีโอคอนโทรลเลอร์ซึ่งจะใช้รีจิสเตอร์ 2 ตัวในการเก็บค่าโคออร์ดิเนตพิกเซลของจอภาพ
  • เมื่อเริ่มทำงานรีจิสเตอร์ x จะกำหนดเป็น 0 ส่วนรีจิสเตอร์ y จะกำหนดเป็นค่าสูงสุดของเส้นสแกน
  • ข้อมูลของเฟรมบัพเฟอร์ของตำแหน่งพิกเซลนี้ถูกดึงออกไปใช้ในการกำหนดความเข้มของลำแสง CRT หลังจากนั้นจะมีการเพิ่มค่าอีก 1 ให้รีจิสเตอร์ x กระทำเช่นนี้เรื่อยไปกับแต่ละพิกเซลบนเส้นสูงสุด
  • หลังจากกระทำกับพิกเซลสุดท้ายของเส้นสูงสุดเรียบร้อยแล้ว รีจิสเตอร์ x จะกำหนดเป็น 0 ส่วนค่ารีจิสเตอร์ y จะกำหนดเป็นค่าเส้นสแกนลดลงมาจากบนสุดของจอภาพ พิกเซลบนเส้นสแกนนี้จะถูกดำเนินการเรื่อยไป และทำเช่นนี้เรื่อยไปทุกเส้นสแกนจนถึงเส้นล่างสุด
slide58

วีดีโอคอนโทรลเลอร์ (Video Controller)

การทำงานพื้นฐานในการรีเฟรชของวิดีโอคอนโทรลเลอร์

slide59

โปรเซสเซอร์แสดงผลของแรสเตอร์สแกนโปรเซสเซอร์แสดงผลของแรสเตอร์สแกน

  • องค์ประกอบของระบบแรสเตอร์ที่ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ในการแสดงผล (Display Processor) แยกต่างหาก
  • โปรเซสเซอร์ในการแสดงผลบางครั้งหมายถึงกราฟิกคอนโทรลเลอร์ (Graphic Controller) หรือโคโปรเซสเซอร์ในการแสดงผล (Display Coprocessor)
  • เป้าหมายของโปรเซสเซอร์ในการแสดงผลก็คือให้ซีพียูเป็นอิสระจากงานกราฟิก
  • ในหน่วยความจำก็ยังมีพื้นที่สำหรับโปรเซสเซอร์ในการแสดงผลอยู่แล้ว
slide60

โปรเซสเซอร์แสดงผลของแรสเตอร์สแกนโปรเซสเซอร์แสดงผลของแรสเตอร์สแกน

สถาปัตยกรรมระบบแรสเตอร์ที่มีโปรเซสเซอร์ในการแสดงผล

slide61

โปรเซสเซอร์แสดงผลของแรสเตอร์สแกนโปรเซสเซอร์แสดงผลของแรสเตอร์สแกน

  • งานหลักของโปรเซสเซอร์ในการแสดงผลก็คือการแปลงรูปภาพในแอปพลิเคชันให้เป็นชุดของค่าพิกเซล เพื่อการจัดเก็บลงในเฟรมบัพเฟอร์
  • ขั้นตอนการแปลงนี้เรียกว่า scan conversion
  • คำสั่งกราฟิกจะแปลงเส้นตรง และรูปทรงทางเรขาคณิตอื่น ๆ ให้เป็นชุดของจุดต่าง ๆ อ้างอิงกับตำแหน่งพิกเซลบนจอภาพ
  • สำหรับตัวอักษรสามารถกำหนดได้ด้วยตารางกริดของพิกเซลรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือกำหนดเป็นรูปทรงแบบเอาต์ไลน์
  • สามารถสร้างสไตล์ของเส้น เช่น เส้นประ เส้นขีด หรือเส้นทึบ
  • มีการแสดงพื้นที่ของสี และการแปลงทางเรขาคณิตของออปเจ็กต์บนจอภาพ
  • การแสดงผลแบบอินเทอร์เฟซกับอุปกรณ์อินเทอร์แอ็กทีฟเช่นเมาส์ ได้ด้วย
slide62

โปรเซสเซอร์แสดงผลของแรสเตอร์สแกนโปรเซสเซอร์แสดงผลของแรสเตอร์สแกน

ตัวอักษรที่ออกแบบด้วยตารางกริดของพิกเซลรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า

และตัวอักษรที่ออกแบบเป็นรูปทรงเอาต์ไลน์

slide63

การแสดงผลของแรสเตอร์สแกน (Raster Scan)

  • จอภาพแบบ CRT ที่นิยมใช้กันมากก็คือจอภาพที่แสดงผลแบบแรสเตอร์สแกนซึ่งใช้เทคโนโลยีพื้นฐานเช่นเดียวกับโทรทัศน์
  • ลำแสงอิเล็กตรอนจะกวาดไปบนจอภาพที่เคลือบด้วยสารฟอสเฟอร์ครั้งละ 1 แถวจากบนลงล่าง
  • แต่ละแถวจะเรียกว่า “เส้นสแกน” (scan line)
  • ในขณะที่ลำแสงอิเล็กตรอนกวาดไปตามเส้นสแกนนั้นจะมีการปิด-เปิดความเข้มของแสง เพื่อสร้างแพทเทิร์นความเข้มของจุด
  • ค่าที่กำหนดเป็นรูปภาพจะเก็บไว้ในพื้นที่ของหน่วยความจำส่วนที่เรียกว่า “รีเฟรชบัพเฟอร์” (refresh buffer) หรือ “เฟรมบัพเฟอร์” (frame buffer)
slide64

การแสดงผลของแรสเตอร์สแกน (Raster Scan)

  • ค่าที่เก็บไว้นี้จะถูกนำออกจากรีเฟรชบัพเฟอร์เพื่อใช้ในการควบคุมความเข้มของลำแสงอิเล็กตรอนเมื่อเคลื่อนจากจุดหนึ่งไปจุดหนึ่งบนจอภาพ
  • ทำให้มีเกิดสีบนจอภาพครั้งละหนึ่งเส้นสแกน
  • ด้วยเหตุที่รีเฟรชบัพเฟอร์ใช้ในการเก็บค่าของชุดสี บางครั้งจึงเรียกว่า “คัลเลอร์บัพเฟอร์” (color buffer)
  • นอกจากข้อมูลของพิกเซลที่เก็บค่าสีแล้วยังเก็บตำแหน่งของบัพเฟอร์ ทำให้ทุกพื้นที่ของบัพเฟอร์ที่ต่างกันนี้อ้างอิงถึงเฟรมบัพเฟอร์ด้วย
  • การเก็บข้อมูลของสีในแต่ละจุดบนจอภาพของระบบแรสเตอร์สแกนนี้เอง ทำให้เหมาะสำหรับการแสดงความจริงของภาพที่ประกอบด้วยเงาและ แพทเทิร์นของสี
slide65

การแสดงผลของแรสเตอร์สแกน (Raster Scan)

การทำงานของจอภาพระบบแรสเตอร์สแกน

slide66

การแสดงผลแบบแรนดอมสแกน (Random Scan)

  • การแสดงผลแบบแรนดอมสแกน (Random Scan) หรือแบบสุ่ม
  • จอภาพ CRT จะยิงลำแสงอิเล็กตรอนตรงไปยังจุดบนจอภาพเพื่อแสดงรูปภาพที่ต้องการ
  • รูปภาพถูกสร้างเป็นเส้นด้วยลำแสงอิเล็กตรอนทีละเส้น
  • จอภาพที่เป็นแบบแรนดอมสแกนอาจจะหมายถึงจอภาพแบบเวกเตอร์ (vector) หรือ stroke-writing หรือ calligraphic
  • เส้นที่ประกอบเป็นรูปภาพถูกวาดและรีเฟรชด้วยระบบแรนดอมสแกน
slide67

การแสดงผลของแรนดอมสแกน (Random Scan)

การทำงานของจอภาพระบบแรนดอมสแกน

slide68

จอภาพสี CRT

  • ใช้ส่วนผสมของสารฟอสเฟอร์ที่เปล่งแสงสีที่ต่างกัน
  • แสงที่เปล่งออกมาจากฟอสเฟอร์ที่ต่างกันจะรวมกันเป็นชุดของสีที่ขึ้นอยู่กับชุดของฟอสเฟอร์เฉพาะที่ถูกกระตุ้น
  • การแสดงภาพสีเกิดจากสารเคลือบจอภาพที่มีเลย์เอาต์ของฟอสเฟอร์สีที่แตกต่างกัน
  • การเปล่งของสีขึ้นอยู่กับระยะยิงของลำแสงอิเล็กตรอนกับชั้นเลเยอร์ของฟอสเฟอร์
  • เราเรียกวิธีนี้ว่า “การทะลุของลำแสง” (beam-penetration) โดยปกติจะใช้เลเยอร์ของฟอสเฟอร์เพียง 2 ชั้นคือสีแดง (R : Red) และสีเขียว (G : Green)
slide69

จอภาพสี CRT

  • ลำแสงที่มีความเร็วของอิเล็กตรอนต่ำจะกระตุ้นเฉพาะขอบเขตของ เลเยอร์สีแดง
  • ส่วนลำแสงที่มีความเร็วของอิเล็กตรอนสูงจะยิงตรงไปยังเลเยอร์สีแดงและกระตุ้นด้านในของเลเยอร์สีเขียว
  • ในขณะที่ลำแสงที่มีความเร็วปานกลางจะกระตุ้นให้สีแดงและสีเขียวเปล่งแสงรวมกันออกมาเป็นสีผสมที่เป็นสีส้มและสีเหลือง
  • ความเร็วของอิเล็กตรอนและสีของจอภาพที่ตำแหน่งต่าง ๆ ถูกควบคุมโดยค่าความต่างศักย์ของอัตราแร่งลำแสง (beam acceleration voltage)
  • การทะลุของลำแสงเป็นวิธีสร้างสีที่ค่าใช้จ่ายไม่แพง แต่จะถูกจำกัดด้วยจำนวนสีและคุณภาพของรูปภาพก็ด้อยกว่าการใช้วิธีอื่น
slide70

จอภาพสี CRT

  • วิธี Shadow-mask เป็นวิธีที่ใช้ทั่วไปในระบบแรสเตอร์สแกน
  • วิธี Shadow-mask นี้จะสร้างสีได้ขอบเขตที่กว้างกว่าแบบการทะลุของลำแสง วิธีนี้อยู่บนพื้นฐานของสีที่เห็นเกิดจากการผสมของสีทั้งสามคือสีแดง (R ) สีเขียว (G) และสีน้ำเงิน (B) ซึ่งเราเรียกโมเดลสีนี้ว่า “RGB”
  • ใช้จุดของฟอสเฟอร์สามสีในแต่ละตำแหน่งของพิกเซล โดยจุดของฟอสเฟอร์หนึ่งเปล่งสีแดง อีกจุดเปล่งสีเขียว และอีกจุดเปล่งสีน้ำเงิน
  • จอภาพแบบนี้จะใช้ปืนยิงอิเล็กตรอน 3 กระบอก แต่ละกระบอกแทนแต่ละจุดสี และมีกริดของ Shadow-mask วางอยู่ด้านหลังของจอภาพที่เคลือบสารฟอสเฟอร์ แสงที่เปล่งออกมาจากฟอสเฟอร์ทั้งสามสีทำให้เกิดสีเป็นจุดเล็ก ๆ ในแต่ละตำแหน่งของพิกเซล
slide71

จอภาพสี CRT

  • Shadow-mask แบบเดลต้า-เดลต้านิยมใช้ทั่วไปในจอภาพสี CRT
  • Shadow-mask ประกอบด้วยชุดของรูที่วางตามแพทเทิร์นของจุดฟอสเฟอร์
  • เมื่อลำแสงทั้งสามทะลุผ่านรูใน Shadow-mask นี้จะกระตุ้นจุดเป็นสามเหลี่ยมที่ปรากฏเป็นจุดเล็ก ๆ บนจอภาพ
  • จุดฟอสเฟอร์ในสามเหลี่ยมนี้จะจัดเรียงเพื่อให้แต่ละลำแสงอิเล็กตรอนกระตุ้นเฉพาะจุดสีที่สัมพันธ์กันเมื่ผ่าน Shadow-mask นี้ไป
  • รูปแบบหนึ่งของการเรียงปืนยิงอิเล็กตรอนทั้งสามคือการเรียงเป็นเส้นตรง (in-line) ตามความสัมพันธ์จุดสี แดง-เขียว-น้ำเงินบนจอภาพ ซึ่งเป็นการเรียงตามเส้นสแกนแทนที่จะเรียงรูปสามเหลี่ยม การเรียงแบบเส้นตรงนี้ทำให้ง่ายในการวางแนวให้ตรงและใช้ทั่วไปในจอภาพสี CRT ที่มีความละเอียดสูง
slide72

จอภาพสี CRT

การทำงานของ Shadow-mask แบบเดลต้า-เดลต้าในจอภาพสี CRT

flat panel display
จอแบน (Flat-Panel Display)

จอแบน (Flat-Panel Display)

  • จอแบน (Flat-panel Display) เป็นกลุ่มอุปกรณ์แสดงผลที่ลดปริมาตร, น้ำหนัก และการใช้พลังงานเมื่อเปรียบเทียบกับจอ CRT
  • ฟีเจอร์สำคัญของจอแบนก็คือบางกว่าจอ CRT และเราสามารถแขวนติดกับฝาผนังหรือสวมติดข้อมือ
  • เราอาจจะใช้จอแบนเป็นเหมือนโทรทัศน์ขนาดเล็ก เครื่องคิดเลข, วิดีโอเกมขนาดกระเป๋า, คอมพิวเตอร์โน๊ตบุ๊ค, จอภาพยนตร์บนข้อมือ และแผ่นป้ายโฆษณาในลิฟต์
slide74

จอแบน (Flat-Panel Display)

  • เราสามารถแบ่งกลุ่มจอแบนออกเป็น 2 กลุ่มคือจอภาพแบบ emissive และจอภาพแบบ nonemissive
  • จอภาพแบบ emissive (หรือ emitter) เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นแสง ได้แก่ จอพลาสมา (plasma), จอ thin-film electroluminescent และ light-emitting diodes
  • จอภาพแบบ nonemissive (หรือ nonemitter) จะใช้แสงที่ได้จากการเปลี่ยนแสงอาทิตย์หรือแสงจากแหล่งอื่นให้ออกมาในแพทเทิร์นของกราฟิก ตัวอย่างที่สำคัญของจอภาพแบบ nonemissive คือจอ LCD (Liquid Crystal Display)
slide75

จอพลาสมา (Plasma Panel)

  • จอพลาสมา (Plasma Panel) หรือบางครั้งเรียกจอแบบนี้ว่า จอ gas-discharge เป็นจอที่สร้างโดยการใส่ส่วนผสมของแก็สกับนีออนเข้าไปในส่วนที่เป็นช่องว่างระหว่างแผ่นแก้ว 2 แผ่น
  • จะมีการวางชุดของริบบอนที่เป็นตัวนำในแนวตั้งลงบนแผ่นแก้วแผ่นหนึ่ง และวางชุดของริบบอนที่เป็นตัวนำแนวตั้งและแนวนอนลงบนแผ่นแก้วอีกแผ่นหนึ่ง
  • มีการใช้ความต่างศักย์สูงในจุดที่เชื่อมต่อระหว่างแผ่นตัวนำแนวตั้งและแนวนอนเพื่อให้แก๊สตรงจุดเชื่อมต่อระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสองนั้นเกิดเป็นพลาสมาเรืองแสงที่เป็นอิเล็กตรอนและอิออน
  • ค่าที่กำหนดรูปภาพถูกเก็บอยู่ในรีเฟรชบัพเฟอร์ และมีการใช้ความต่างศักย์สูงเพื่อรีเฟรชตำแหน่งของพิกเซล (ที่จุดเชื่อมต่อของแผ่นตัวนำ) 60 ครั้งต่อวินาที
slide76

จอพลาสมา (Plasma Panel)

โครงสร้างของจอพลาสมา

ตัวอย่างจอพลาสมาที่นำมาใช้งาน

slide77

จอแบบ Thin-film electroluminescent

  • จอแบบ Thin-film electroluminescent จะมีรูปแบบการสร้างเหมือนกับจอพลาสมา
  • ต่างจากจอพลาสมาที่ช่วงระหว่างแผ่นแก้วจะเป็นฟอสเฟอร์ เช่น ส่วนผสมของซิงค์ซัลไฟด์กับแมงกานีส แทนที่จะเป็นแก๊สดังที่ใช้ในจอพลาสมา
  • เมื่อให้ค่าความต่างศักย์กับคู่ของอิเล็กโทรด (electrode) ที่อยู่ตรงข้ามกันอย่างเพียงพอ จะทำให้ฟอสเฟอร์กลายเป็นตัวนำในรอยต่อของอิเล็กโทรด
  • พลังงานไฟฟ้าจะถูกดูดซับโดยอะตอมของแมงกานีสจะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นจุดของแสงเหมือนกับความสว่างของพลาสมา
  • จอแบบ Thin-film electroluminescent จะใช้พลังงานมากกว่าจอพลาสมา แต่จะให้คุณภาพของการแสดงผลที่ดีกว่าจอพลาสมาอีกด้วย
slide78

จอแบบ Thin-film electroluminescent

โครงสร้างการออกแบบของจอ Thin-film electroluminescent

slide79

จอ LED(Light-Emitting Diodes)

  • จอ LED (Light-Emitting Diodes) เป็นจอแบบ emissive
  • จอแบบนี้จะใช้ไดโอดวางตามตำแหน่งของพิกเซลในจอแสดงผล
  • ข้อมูลรูปภาพจะเป็นอยู่ในรีเฟรชบัพเฟอร์ เช่นเดียวกับเส้นสแกนที่ใช้ในการรีเฟรชในจอ CRT
  • ข้อมูลจะอ่านจากรีเฟรชบัพเฟอร์มาแปลงเป็นระดับของความต่างศักย์เพื่อส่งค่าเข้าไดโอดแล้วสร้างเป็นแพทเทิร์นของแสงเพื่อใช้ในการแสดงผล
slide80

จอภาพ LED(Light-Emitting Diodes)

โครงสร้างการทำงานของ LED และอุปกรณ์ที่เป็น LED

slide81

จอภาพ LCD

  • LCD (Liquid Crystal Display) เป็นจอภาพที่สร้างด้วยผลึกเหลว ซึ่งเป็นสสารที่แทบจะเรียกได้ว่าโปร่งใส
  • มีคุณสมบัติก้ำกึ่งระหว่างของแข็ง และของเหลว ที่อุณหภูมิห้องผลึกเหลวจะอยู่ในสถานะของเหลว แต่เมื่อมีแสงผ่านมา จะเกิดการจัดเรียงโมเลกุลใหม่ที่มีคุณสมบัติเป็นของแข็งแทน เมื่อแสงผ่านไปเรียบร้อยแล้ว จะกลับมา มีคุณสมบัติเป็นของเหลวเหมือนเดิม
  • ปัจจุบัน LCD ใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะที่เป็นมอนิเตอร์ของเครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพาแบบต่าง ๆ และเป็นมอนิเตอร์แบบ CRT ของเครื่องพีซีแล้ว
slide82

จอภาพ LCD

  • ปัจจุบัน LCD แบ่งออกเป็นสองแบบใหญ่ ๆ คือ
    • แบบ active-matrix LCD (AMLCD) หรืออาจจะเรียกว่า TFT (Thin Film Transistor)
    • แบบ passive-matrix LCD หรือเรียกว่า STN (Super Twisted Nematic) หรือ DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic)
  • จอภาพทั้งสองแบบมีหลักการทำงานเหมือนกัน แต่มีโครงสร้างต่างกันเล็กน้อย
  • ภาพที่ได้จาก LCD แบบ TFT ที่เรียกสั้น ๆ ว่าจอ active นั้นจะมีสีสันสดใส มีความคมขัดและมีความเร็วในการแสดงผลสูงกว่า แต่ราคาก็สูงมากเช่นกัน
slide83

จอภาพ LCD

โครงสร้างของจอ LCD และการนำไปใช้งาน

slide84

อุปกรณ์แสดงภาพ 3 มิติ

  • มอนิเตอร์ที่ใช้ในการแสดงภาพ 3 มิติใช้เทคนิคที่เบี่ยงเบนภาพ CRT จากกระจกที่สั่นและมีความยืดหยุ่น
  • การสั่นของกระจกจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระยะรวมแสง
  • การสั่นเหล่านี้ทำให้เกิดในจังหวะเดียวกับการแสดงออปเจ็กต์บนจอ CRT ทำให้แต่ละจุดบนออปเจ็กต์เกิดการเบี่ยงเบนจากกระจกไปยังระยะของตำแหน่งที่สัมพันธ์กับระยะทางของจุดจากตำแหน่งที่กำหนดการมองเห็น
  • ทำให้เราสามารถเดินไปรอบ ๆ ออปเจ็กต์หรือจอภาพแล้วมองจากมุมมองที่ต่างกันได้
slide85

อุปกรณ์แสดงภาพ 3 มิติ

การทำงานของระบบการแสดงภาพ 3 มิติ

slide86

อุปกรณ์แสดงภาพ 3 มิติ

  • Genisco SpaceGraph ที่ใช้กระจกที่สั่นในการแสดงออปเจ็กต์ขนาด 25x25x25 ซ.ม. ระบบนี้ยังมีความสามารถในการแสดงภาคตัดขวางของภาพ 2 มิติออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ของออปเจ็กต์เมื่อเลือกที่มีความลึกต่างกัน
  • ระบบทำนองนี้ใช้ในแอปพลิเคชันทางวงการแพทย์ เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลจากเครื่องอัลตราโซโนกราฟี (ultrasonography)
  • เครื่องสแกน CRT สำหรับในแอปพลิเคชันด้านธรณีวิทยาจะใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลการเกิดแผ่นดินไหว
slide87

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

  • การมองออปเจ็กต์ด้วยกล้องมองภาพ 3 มิติ (Stereoscopic) ถึงแม้ว่าวิธีการนี้จะไม่สามารถสร้างภาพ 3 มิติได้จริงก็ตาม แต่การแสดงเอ็ฟเฟ็กต์ของภาพ 3 มิติด้วยวิธีนี้ทำให้สามารถแสดงมุมมองวัตถุที่ต่างออกไปในลักษณะที่เห็นความลึกของภาพนั้นได้
slide88

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

  • เราจะต้องใช้ทั้งสองมุมมองของภาพที่สร้างขึ้นด้วยการมองไปตามทิศทางจากตำแหน่งของแต่ละตา (ซ้ายและขวา) ไปยังภาพ
  • เราสามารถสร้างทั้งสองมุมมองให้เป็นภาพที่สร้างจากคอมพิวเตอร์ด้วยตำแหน่งมุมมองที่ต่างกัน
  • เราสามารถใช้กล้องถ่ายภาพ 3 มิติเพื่อถ่ายภาพออปเจ็กต์ หรือรูปภาพได้
  • เมื่อเรามองอย่างต่อเนื่องด้วยการมองมุมซ้ายด้วยตาซ้ายและมองมุมขวาด้วยตาขวา ทั้งสองมุมมองจะรวมกันเป็นภาพเดียวกันและภาพนั้นจะมีความลึกอีกด้วย
slide89

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

  • วิธีการเดียวที่สร้างเอ็ฟเฟ็กต์จากกล้องมองภาพ 3 มิติในระบบแรสเตอร์ก็คือการแสดงแต่ละมุมมองของทั้งสองมุมมองด้วยวงรอบรีเพรชที่สลับกัน
  • ภาพที่เกิดจากการมองผ่านแว่นที่แต่ละเลนส์ถูกออกแบบให้นั้นเป็นเหมือนการกดชัตเตอร์อย่างรวดเร็วที่มีการเข้าจังหวะกับมุมมองจะถูกแสดงออกทางจอภาพ
slide90

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

แว่นสำหรับมองภาพ 3 มิติ และเครื่องแผ่รังสีอินฟราเรด

slide91

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

  • ในระบบเสมือนจริง ผู้ใช้สามารถก้าวเข้าสู่จอภาพและโต้ตอบกับสภาพแวดล้อม ชุดครอบศีรษะ หรือเฮดเซ็ต (Headset) ประกอบด้วยระบบแสง (optical system) สำหรับสร้างมุมมอง 3 มิติที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์อินพุตเพื่อกำหนดตำแหน่งและจัดการออปเจ็กต์บนจอภาพ
  • ระบบตรวจจับแสง (sensing system) ในเฮดเซ็ตจะติดตามตำแหน่งออปเจ็กต์ ทั้งส่วนหน้าและหลังออปเจ็กต์สามารถมองเหมือนกับเดินทะลุเข้าไปในออปเจ็กต์นั้น ยังมีการโต้ตอบกับส่วนแสดงผลด้วย
  • วิธีอื่นก็คือการใช้โปรเจ็กต์เตอร์เพื่อสร้างจอบนผนัง ซึ่งผู้ที่มองเห็นสามารถโต้ตอบสิ่งที่แสดงบนจอภาพได้โดยใช้แว่นมองภาพ 3 มิติ และถุงมือข้อมูล (data glove)
slide92

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

เฮดเซ็ตในระบบเสมือนจริง

slide93

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

ถุงมือข้อมูล (Data grove)

slide94

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

  • ระบบที่ใช้โต้ตอบกับสภาพแวดล้อมเสมือนจริงอีกแบบหนึ่งคือการใช้จอมอนิเตอร์กราฟิก แว่นมองภาพ 3 มิติ และอุปกรณ์จับการเคลื่อนที่ของศีรษะ (head-tracking device)
  • ในรูปแสดงถึงอุปกรณ์จับการเคลื่อนไหวแบบอัลตราซาวนด์ (ultrasound tracking device) ที่มีความเป็นอิสระถึง 6 ระดับ อุปกรณ์จับการเคลื่อนไหวนี้วางอยู่บนจอมอนิเตอร์ และใช้สำหรับการบันทึกการเคลื่อนไหวของศีรษะ ดังนั้นตำแหน่งที่มองเห็นบนจอภาพสามารถเปลี่ยนได้ตามการเคลื่อนไหวของศีรษะ
slide95

กล้องมองภาพ 3 มิติ และ ระบบเสมือนจริง

อุปกรณ์จับการเคลื่อนไหวแบบอัลตราซาวนด์ 3 มิติเพื่อบันทึกการเคลื่อนไหวของศีรษะ

slide96

เครื่องพิมพ์ (Printer)

  • เครื่องพิมพ์ (Printer) :อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์เพื่อทำหน้าที่ในการแปลผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลของเครื่องคอมพิวเตอร์ให้อยู่ในรูปของอักขระหรือรูปภาพที่จะไปปรากฏอยู่บนกระดาษ

เครื่องพิมพ์ดอตแมทริกซ์, เลเซอร์ และอิงค์เจ็ต

slide97

พล๊อตเตอร์ (Plotter)

  • พล็อตเตอร์ (Plotter) : เครื่องพิมพ์ชนิดที่ใช้ปากกาในการเขียนข้อมูลต่างๆ ลงบนกระดาษขนาดใหญ่ (A0 หรือ A1) เหมาะสำหรับงานเกี่ยวกับการเขียนแบบทางวิศวกรรม และงานตกแต่งภายในของสถาปนิก