Urządzenia wyjściowe

Urządzenia wyjściowe - drukarki Drukarki tworzą obraz nanosząc farby na papier Dysponują mniejszą paletą kolorów niż monitory (CMYK, ograniczone możliwości mieszania składowych) DPI – Dots per inch. Miara pozwalająca określić rozmiar wygenerowanego obrazu na podstawie rozdzielczości 1 cal – 2.54 cm

Drukarki Kontaktowe Inkjet Drukarki igłowe Drukarki czcionkowe Wibracyjne (Epson) Termiczne (Canon, HP)

Drukarki laserowe – zasada działania

Druk offsetowy Źródło: http://www.signs.pl/

Urządzenia wyjściowe CRT 1. Trzy działa elektronowe (dla czerwonych, zielonych, niebieskich punktów fosforowych) 2. Wiązki elektronów 3. Cewka ogniskująca 4. Cewka odchylania 5. Połączenie anodowe 6. Separator wiązek RGB 7. Luminofor 8. Zbliżenie na luminofor Źródło: http://en.wikipedia.org/

CRT cd Przednia ściana kineskopu pokryta jest materiałem o właściwościach fluoroscencyjnych W monitorach kolorowych stosowane są trzy rodzaje materiału fluoroscencyjnego Źródło: http://en.wikipedia.org/

CRT - podsumowanie Duże rozmiary urządzenia Spory pobór mocy Łatwość skalowania obrazu Ekran zazwyczaj wypukły

LCD Źródło: http://en.wikipedia.org/

LCD cd Stosowane są dwa podejścia do budowy matryc LCD Matryce pasywne. W tym przypadku piksele są odświeżane pojedynczo Matryce aktywne. Tu na piksele dodatkowo natryskiwany jest super cienki tranzystor w technologii TFT (Thin Film Transistor) co pozwala na adresowanie matrycy całymi wierszami Matryce aktywne charakteryzują się dużo wyższymi częstotliwościami odświeżania oraz lepszym kontrastem

LCD - podsumowanie Niewielkie rozmiary Niski pobór mocy Brak możliwości skalowania rozdzielczości Ograniczony kąt widzenia Płaski ekran

Ekrany plazmowe Pobór mocy zbliżony do CRT (zależy od jasności sceny) Czas życia monitora około 60000 godzin

Powtórzenie materiału

Budowa oka Źródło: www.zdrowie.med.pl Źródło: cas.bellarmine.edu/tietjen/images/Eyes!.htm

Ludzie widzą bardzo wąski zakres częstotliwości fal elektromagnetycznych

Budowa oka Źródło: http://cas.bellarmine.edu/tietjen/

Tapetum luncidum Odbijająca światło warstwa za fotoreceptorami występująca u niektórych zwierząt Odbite światło ponownie przechodzi przez fotoreceptory, zwiększając czułość oka

Barwa Barwa jest wrażeniem Jeśli widzimy barwę żółtą to może to być: Światło o długości fali 570 nm (światło żółte) Świało, w którego skład wchodzą fale o długościach 650 nm (czerwony) i 530 nm (zielony)

Modele barw Model barwy to sposób reprezentacji barwy jako listy liczb Istnieje wiele modeli barw: RGB CMY, CMYK HSV, HLS CIE XYZ Lu*v* YCrCb

RGB Trzy składowe odpowiadające barwom na które jest czułe oko ludzkie Dyskretny zapis. Przy zapisie 24 bitowym (truecolor) każda składowa przyjmuje wartości z przedziału [0, 255] co daje 16.581.375 kombinacji Model addytywny – do istniejącej barwy dodawane są kolejne. Opisuje źródła światła, gdzie tło jest czarne Nie definiuje składowych

CMY Model substraktywny – od istniejącej barwy odejmowane są kolejne barwy. Intuicyjny, zachowuje się tak jak oczekuje użytkownik Stosowany do wydruków – na białą kartkę nanoszone są farby które nie odbijają niektórych długości fal CMYK – często stosuje się dodatkowy kolor czarny

Grafika rastrowa MS Paint, formaty takie jak bmp, jpeg, png Opisuje kształt za pomocą zbioru punktów Każdy piksel odcinka i tła jest opisany – dużo informacji do przesłania Cały odcinek jest opisany przez zbiór punktów – brak dodatkowych obliczeń

Grafika rastrowa Zalety: Brak dodatkowych obliczeń przy wyświetlaniu Dobrze nadaje się do szczegółowych obrazach (zdjęcia) Wady: Duży rozmiar pliku z danymi Straty przy skalowaniu

Grafika wektorowa Używana w Adobe Flash, CorelDraw W przypadku grafiki 2d opisuje kształt za pomocą figur geometrycznych (odcinki, krzywe, okręgi) Odcinek reprezentowany jest przez współrzędne końców – mało informacji do przesłania Punkty do niego należące obliczane są z równania prostej – potrzeba obliczeń

Grafika wektorowa Zalety: Skalowalność Mały rozmiar przy prostych obrazach Możliwość konwersji do grafiki rastrowej Wady: Wymagane obliczenia do wyświetlenia Duży rozmiar przy złożonych obrazach

Algorytm Flood Fill Najprostszy algorytm wypełniania przez spójność Polega na rekursywnym przeglądaniu otoczenia punktu startowego – ziarna Punkt startowy musi należeć do wnętrza wypełnianego obszaru Kosztowny Barwa piksela badana wielokrotnie

Algorytm Flood Fill - Metoda nierekurencyjna Wykorzystuje listę Na początku wstawiamy do pustej listy początkowy punkt Każdy punkt w liście jest testowany. Jeśli nie ma barwy wypełnienia ani barwy konturu jest zamalowywany barwą wypełnienia a jego sąsiedzi są dodawani do listy Algorytm kończy działanie gdy lista jest pusta

CSG Constructive solid geometry Bryły budowane są proceduralnie na podstawie kształtów prostych – kul, sześcianów, stożków itd. Dostępne są operacje boolowskie na zbiorach – suma, różnica i przecięcie Źródło: en.wikipedia.org

Voxels Voxel – ang. volumetric pixel. Trójwymiarowy odpowiednik piksela Pojedynczy voksel zawiera informacje o swojej pozycji względem sąsiadów oraz ewentualnie dodatkowe informacje o kolorze, gęstości itd. Reprezentacja wokselowa jest dyskretna Stosowana w głównie w medycynie i geodezji Źródło www.effectware.com

BREP Reprezentacja brzegowa Bryły opisane są za pomocą następujących elementów: Punktów Krawędzi Ścian Topologia – wzajemne położenie elementów Geometria – równania opisujące elementy (równania prostych dla krawędzi, płaszczyzn dla ścianek)

Algorytm malarza Sortuje powierzchnie po odległości od kamery Wyświetla powierzchnie od najdalszej do najbliższej Nie zawsze poprawny

Algorytm z buforem głębokości Bardzo uniwersalny Rzutuje ściany obiektów do płaszczyzny ekranu Dla każdego piksela rzutu obliczana jest odległość odpowiadającego mu punktu na scenie od kamery Jeżeli wartość głębokości piksela rzutu jest mniejsza niż zapisana w buforze, to jest ona zapisywana do bufora, a jego kolor zapamiętywany

Flat Założenie: stopień w jakim jest oświetlona powierzchnia zależy od ilości odbitego światła, a ta zależy od kąta padania promieni Iloczyn skalarny Jasność: dot(N, L) Wynik stosowany jest do całego trójkąta Źródło: http://www.3dnews.ru/video/3ddict/

Pasma macha Fizjologiczny mechanizm podnoszenia kontrastu

Gouraud Wektory normalne przechowywane są w każdym wierzchołku Obliczona jasność jest interpolowana liniowo na powierzchni trójkąta Źródło: http://www.3dnews.ru/video/3ddict/

Metoda nie ma podstaw fizycznych ale daje dobre efekty Phong Wartość wektora normalnego jest interpolowana liniowo i na jej podstawie wyliczany jest stopień oświetlenia dla każdego piksela bryły Metoda nie ma podstaw fizycznych ale daje dobre efekty Phong Bui-Tuong opracował ją w roku 1975 Pozwala wyliczyć także tzw. odbicie zwierciadlane (specular) Źródło: http://www.3dnews.ru/video/3ddict/

Raytracing Metoda śledzenia promieni Metoda oparta o oświetlenie globalne (global illumination) Opiera się na uproszczonym fizycznym modelu rozchodzenia się światła Forward raytracing Backward raytracing

Rozchodzenie się światła Promienie świetlne emitowane przez źródło światła odbijają się od obiektów, zmieniając swoją długość (barwę) a następnie trafiają w oko obserwatora. Źródło światła emituję nieskończoną liczbę promieni świetlnych, lecz tylko bardzo mała ich część trafia w nasze oko

Śledzenie promieni Analizujemy promienie świetlne wychodzące z punktu kamery przechodzące przez płaszczyznę ekranu Dla każdego piksela na płaszczyźnie ekranu generowany jest oddzielny promień Obraz 1024x768 to 786 432 promieni

Śledzenie promieni Sprawdzamy przecięcia promienia z obiektami Jeżeli promień nie przetnie żadnego obiektu, odpowiadającemu mu pikselowi nadajemy kolor tła Jeżeli promień przetnie jakiś obiekt obliczany jest kolor w miejscu przecięcia podstawie świateł i parametrów materiału

Śledzenie promieni - efekty Cienie Odbicia idealne (specular) Teksturowanie Mgłę Powierzchnie lustrzane Powierzchnie przezroczyste

Radiosity Metoda energetyczna Metoda oparta o oświetlenie globalne (global illumination) Wylicza światło rozproszone Oparta o wymianę ciepła

Radiosity Wylicza oświetlenie dla całej sceny Niezależna od położenia kamery Nie musi być wyliczana przy przesunięciach kamery Nie obsługuje odbić, załamania światła itp.. Można ją łączyć z metodą śledzenia promieni

Radiosity Powierzchnie w scenie dzielone są na mniejsze obszary Dla każdej pary powierzchni wyliczany jest współczynnik widzialności czyli stopień w jakim światło rozproszone przez pierwszą powierzchnie trafi w drugą Na podstawie tych współczynników wylicza się jasność każdej powierzchni

Radiosity Algorytm można wywoływać iteracyjnie, aż do otrzymania satysfakcjonujących rezultatów Każdy kolejny krok oznacza kolejne odbicie promienia świetlnego

Radiosity Łatwa w implementacji Soft shadows Problem przy nagłej zmianie jasności Skomplikowane wyliczanie współczynnika widzialności Brak efektów zależnych od położenia kamery

Photon Mapping Metoda map fotonowych Metoda najczęściej używana do symulacji zjawiska zakrzywienia promieni np. po przejściu przez przezroczystą powierzchnię. Zbyt złożony obliczeniowo do cieniowania

Photon Mapping Krok pierwszy – generowanie mapy Ze źródeł światła emitowane są fotony, których tor po trafieniu w obiekty odbite lub pochłonięte Następnie informacje o fotonach zostają zapisane w mapie fotonowej

Photon Mapping Krok drugi – rendering Podczas renderingu analizowana jest liczba fotonów w określonym miejscu i na tej podstawie zostaje wyliczana jasność.