Đồ hoạ máy tính - Đồ hoạ 2 chiều

ÑOÀ HOÏA MAÙY TÍNH Döông Anh Ñöùc, Leâ Ñình Duy Giôùi thieäu veà ñoà hoïa 3 chieàu 1/8 ÑOÀÀ HOÏÏA 3 CHIEÀÀU ÑOÀ HOÏA MAÙY TÍNH Döông Anh Ñöùc, Leâ Ñình Duy Giôùi thieäu veà ñoà hoïa 3 chieàu 2/8 Daããn nhaääp • Caùc ñoái töôïng trong theá giôùi thöïc phaàn lôùn laø caùc ñoái töôïng 3 chieàu coøn thieát bò hieån thò chæ 2 chieàu. • Muoán coù caùc hình aûnh 3 chieàu ta caàn giaû laäp. • Chieán löôïc cô baûn laø chuyeån ñoåi töøng böôùc. Hình aûnh seõ ñöôïc hình thaønh töø töø, ngaøy caøng chi tieát hôn. • Qui trình hieån thò: Modeling Transformation Trivial Rejection Illumination Viewing Transformation Clipping Projection Rasterization Display Bieán ñoåi töø heä toaï ñoä ñoái töôïng sang heä toaï ñoä theá giôùi thöïc Loaïi boû caùc ñoái töôïng khoâng nhìn thaáy ñöôïc Chieáu saùng ñoái töôïng Chuyeån töø world space sang eye space Loaïi boû phaàn naèm ngoaøi viewing frustum Chieáu töø eye space xuoáng screen space Chuyeån ñoái töôïng sang daïng pixel Hieån thò ñoái töôïng ÑOÀ HOÏA MAÙY TÍNH Döông Anh Ñöùc, Leâ Ñình Duy Giôùi thieäu veà ñoà hoïa 3 chieàu 3/8 Caùùc vaäät theåå 3D ñöôïïc bieååu dieããn nhö theáá naøøo ? • Point • Vector • Line • Ray • Triangle • Polygon • Quadric curve • Spline • Quadric solid • Curved surface • v.v Ñieååm trong khoââng gian 3 chieààu • Moâ taû moät vò trí trong khoâng gian typedef struct{ Coordinate x ; Coordinate y ; Coordinate z ; }Point3D ; 3D vector • Moâ taû moät höôùng vaø bieân ñoä (magnitude) ♦ Xaùc ñònh bôûi 3 toaï ñoä dx, dy, dz _ ♦ Magnitude 222 dzdydxV ++= ♦ Khoâng coù vò trí trong khoâng gian • Tích voâ höôùng cuûa 2 vector ♦ 21212121 dzdzdydydxdxVV ++=• ♦ ( )ΘcosVVVV 1121 =• (x,y,z) typedef struct { Coordinate dx; Coordinate dy; Coordinate dz; }Vector; ÑOÀ HOÏA MAÙY TÍNH Döông Anh Ñöùc, Leâ Ñình Duy Giôùi thieäu veà ñoà hoïa 3 chieàu 4/8 Ñoaïïn thaúúng trong khoââng gian 3 chieààu • Bieåu dieãn toå hôïp tuyeán tính cuûa 2 ñieåm. ♦ Bieåu dieãn daïng tham soá cuûa ñoaïn thaúng P = P1 + t (P2 - P1 ), (0 ≤ t ≤ 1) Tia (Ray) • Laø moät ñoaïn thaúng vôùi moät ñaàu naèm ôû voâ cöïc. ♦ Bieåu dieãn daïng tham soá cuûa tia P = P1 + t V, (0 ≤ t < ∞) Ñöôøøng thaúúng (Line) • Laø moät ñoaïn thaúng vôùi caû hai ñaàu naèm ôû voâ cöïc. ♦ Bieåu dieãn daïng tham soá cuûa ñöôøng thaúng P = P1 + t V, (-∞ < t < ∞) typedef struct { Point P1; Point P2; }Segment; P1 P2 typedef struct { Point P1; Vector V; }Ray; P V typedef struct { Point P1; Vector V; }Line; P V ÑOÀ HOÏA MAÙY TÍNH Döông Anh Ñöùc, Leâ Ñình Duy Giôùi thieäu veà ñoà hoïa 3 chieàu 5/8 Maëët phaúúng (Plane) • Laø moät ñoaïn thaúng vôùi caû hai ñaàu naèm ôû voâ cöïc. ♦ Bieåu dieãn cuûa maët phaúng P.N + d = 0 hoaëc ax + by + cz + d = 0 Ña giaùùc (Polygon) • Laø moät vuøng giôùi haïn bôûi daõy caùc ñieåm ñoàng phaúng. ♦ Tam giaùc, ♦ Töù giaùc, ♦ Ña giaùc loài, ♦ Ña giaùc loõm, ♦ Ña giaùc töï caét, ♦ Ña giaùc coù loã ♦ Caùc ñieåm ñöôïc cho theo thöù töï ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà typedef struct { Vector N; Distance d; }Plane; typedef struct { Point *Points; int nPoints; }Polygon; ÑOÀ HOÏA MAÙY TÍNH Döông Anh Ñöùc, Leâ Ñình Duy Giôùi thieäu veà ñoà hoïa 3 chieàu 6/8 Modeling transformation • Bieán ñoåi töø Heä toïa ñoä ñoái töôïng sang Heä toïa ñoä theá giôùi thöïc. • Moãi ñoái töôïng ñöôïc moâ taû trong moät heä toïa ñoä rieâng ñöôïc goïi laø Heä toïa ñoä ñoái töôïng. • Coù hai caùch moâ hình hoùa ñoái töôïng : ♦ Solid modeling: moâ taû caùc vaät theå (keå caû beân trong) ♦ Boudary representation: chæ quan taâm ñeán beà maët ñ/tg • Caùc ñoái töôïng coù theå ñöôïc bieåu dieãn baèng moâ hình Wire- Frame • Nhaän xeùt ♦ Khi bieåu dieãn ñoái töôïng, ta coù theå choïn goác toïa ñoä vaø ñôn vò ño löôøng sao cho vieäc bieåu dieãn thuaän lôïi nhaát. Thöôøng thì ngöôøi ta chuaån hoùa kích thöôùc cuûa ñoái töôïng khi bieåu dieãn. ♦ Boudary representation cho pheùp xöû lyù nhanh coøn silid modeling cho hình aûnh ñaày ñuû vaø xaùc thöïc hôn. z 1 1 x y 1 1 2 3 45 6 7 8 9 10 ÑOÀ HOÏA MAÙY TÍNH Döông Anh Ñöùc, Leâ Ñình Duy Giôùi thieäu veà ñoà hoïa 3 chieàu 7/8 Trivial Rejection • Loaïi boû caùc ñoái töôïng hoaøn toaøn khoâng theå nhìn thaáy trong caûnh. • Thao taùc naøy giuùp ta löôïc boû bôùt caùc ñoåi töôïng khoâng caàn thieát hieån thò giaûm chi phí xöû lyù. Illumination • Gaùn cho caùc ñoái töôïng maøu saéc döïa treân caùc ñaëc tính cuûa caùc chaát taïo neân chuùng vaø caùc nguoàn saùng toàn taïi trong caûnh. • Coù nhieàu moâ hình chieáu saùng vaø taïo boùng : constant- intensity, interpolate (Gouraud), phong, . Viewing transformation • Thöïc hieän moät pheùp bieán ñoåi heä toïa ñoä ñeå ñaët vò trí quan saùt (viewing position) veà goác toïa ñoä vaø maët phaúng quan saùt (viewing plane) veà moät vò trí mong öôùc. • Hình aûnh hieån thò phuï thuoäc vaøo vò trí quaùn saùt vaø goùc nhìn. • Heä qui chieáu coù goác ñaët taïi vò trí quan saùt vaø phuø hôïp vôùi höôùng nhìn seõ thuaän lôïi cho caùc xöû lyù nhaát. ÑOÀ HOÏA MAÙY TÍNH Döông Anh Ñöùc, Leâ Ñình Duy Giôùi thieäu veà ñoà hoïa 3 chieàu 8/8 Clipping • Thöïc hieän vieäc xeùn (clip) caùc ñoái töôïng trong caûnh ñeå caûnh naèm goïn trong moät phaàn khoâng gian hình choùp cuït giôùi haïn vuøng quan saùt maø ta goïi laø viewing frustum. • Viewing frustum coù truïc truøng vôùi tia nhìn, kích thöôùc giôùi haïn bôûi vuøng ta muoán quan saùt. Projection • Thöïc hieän vieäc chieáu caûnh 3 chieàu töø khoâng gian quan saùt xuoáng khoâng gian maøn hình. • Coù hai phöông phaùp chieáu: ♦ Chieáu song song ♦ Chieáu phoái caûnh • Khi chieáu ta phaûi tieán haønh vieäc khöû maët khuaát ñeå coù theå nhaän ñöôïc hình aûnh trung thöïc. • Khöû maët khuaát cho pheùp xaùc ñònh vò trí (x,y) treân maøn hình thuoäc veà ñoái töôïng naøo trong caûnh. VCS z y x z=-near z=-far y=bottom x=right y=top x=left