PIKSEL
piksel – element obrazu
raster – zbiór komórek pamięci, które mają być traktowane jako piksele
rozdzielczość monitorów – n x m, gdzie n-liczba pikseli w linii oraz m-liczba linii obrazu
pamięć obrazu potrzebna do zapisania mapy bitowej, wynosi (n x m)*b bitów, gdzie (n x m)-rozdzielczość monitora a b-głębokość bitowa, np.: 800*600*1 bitów = 60000B = 6000/1024kB = 58,6kB (obraz dwubarwny – Bitmapa)
Parametry piksela:
położenie – współrzędne (x, y) na ekranie
wartość barwy – liczba całkowita reprezentująca barwę piksela
głębokość bitowa – liczba bitów przeznaczona do zapisu wartości barwy
Barwa światła:
Światło białe składa się ze wszystkich długości fal elektromagnetycznych z zakresu widzialnego (700nm – 400nm), występujących w nim w pełnych ilościach.
Barwa piksela:
Grupa trzech plamek luminoforów emituje światło o barwach R, G, B. Barwa piksela jest mieszaniną tych barw.
R, G, B – barwy addytywne
Mieszanina addytywna RGB jest dodatnio ważoną sumą świateł R, G, B docierających bezpośrednio do oczu człowieka.
Y(yellow) = R + G
C(cyan) = G + B
M(magenta) = R + B
W(white) = R + G + B
Obraz dwubarwny:
1. liczba możliwych do uzyskania kolorów: 2
2. wartość barwy: {0, 1}
3. głębokość bitowa: 1
Paleta barw:
1. liczba możliwych do uzyskania kolorów: wybrana z określonej gamy barw, np.: 28 = 256
2. wartość barwy: {0, 1, 2, …, 255}
3. głębokość bitowa: 8
True Color:
1. liczba możliwych do uzyskania kolorów: 28×3 = 16 777 216
2. wartość barwy: {RGB}, gdzie RGB(0, 255)
3. głębokość bitowa: 24
Hi Color:
1. liczba możliwych do uzyskania kolorów: 215 lub 216 = 32 768 lub 65 536
2. wartość barwy: {RGB} – na każdą składową przeznacza się 8 bitów
3. głębokość bitowa: 15 lub 16
RENDERING
rendering – proces przekształcający trójwymiarową scenę w dwuwymiarowy obraz.
Dane dla potoku renderingu:
– źródła światła (Light Source)
– obiekty dynamiczne (Dynamic Object)
– obiekty statyczne (Static Object)
– punkt obserwacji (POV – Point Of View)
Etapy potoku renderingu:
– przekształcenia (kamery, parametry rzutowania i obcinania)
– oświetlenie (źródła światła, materiały)
– rasteryzacja (tekstury, przezroczystość)
Obiekty:
Każdy obiekt jest aproksymowany (przybliżany) zbiorem trójkątnych ścianek (Face). Każda ściana jest zdefiniowana przez uporządkowany zbiór wierzchołków (Vertex). Każdy wierzchołek jest zdefiniowany przez współrzędne X, Y, Z oraz wektor normalny.
KARTA GRAFICZNA
Wspomagane sprzętowo operacje graficzne:
Operacje rasteryzacji wykonywane przez procesor podsystemu rasteryzachi (Raster Manager):
Z – zasłanianie niewidocznych powierzchni metodą Z-bufora.
Szukanie dla każdego piksela współrzędnej Z ścianki leżącej najbliżej rzutni
G – cieniowanie trójkątów metodą Gourauda
Etapy cieniowania kolejnej linii przeglądania:
– interpolacja liniowa między kolorami wierzchołków 1, 2 oraz 1, 3. Otrzymujemy barwy odpowiednio na prawej i lewej krawędzi.
– interpolacja liniowa na linii przeglądania między barwami na krawędziach
DB – podwójne buforowanie obrazów (np. dla animacji)
W danej chwili na ekranie wyświetlana jest zawartość pierwszego bufora, w drugim buforze renderowany jest następny obraz. Po zakończeniu rysowania bufory są przełączane i cykl rozpoczyna się od nowa.
A – przezroczystość i kompoziting przy uwzględnieniu kanału alfa, tryb RGBA z głębokością bitową 32
Kanał Alfa:
Pamięć związana z każdym pikselem, wykorzystywana do pamiętania wartości nieprzezroczystości (opacity) lub pokrycia piksela, jako wartości z zakresu :
= 0 – piksel całkowicie przezroczysty
= 1 – piksel całkowicie nieprzezroczysty
0 < < 1 – piksel częściowo nieprzezroczysty
Przezroczystość (transparency):
Kolor piksela: (RGB) = * (RGB)obiektu + (1 – ) * (RGB)tła
– ułamkowa wartość nieprzezroczystości szkła/pleksi
Składanie obrazów i kompoziting (compoziting):
A over B = cA + (1 – A) cB
A = 1 – dla domków
A = 0 – dla tła obrazu A
AA – usuwanie artefaktów (anti-aliasing)
Schodkowa linia rysowana na urządzeniu o mniejszej lub większej rozdzielczości.
Kolor piksela: (RGB) = * (RGB)linii + (1 – ) * (RGB)tła
T – odwzorowanie tekstury na powierzchnie trójkątów
OSWIETLENIE
Typy źródeł światła:
– źródło punktowe, np. żarówka (point light, omni)
– źródło światła równoległego, np. słońce (directional light)
– źródło reflektorowe (spot light)
– światło otaczające (ambient light)
Parametry źródeł światła:
– kolor światła – Cźr
– natężenie światła (multipler) – kźr
– blaknięcie (attenuation)
– półcienie
Iźr = kźr * Cźr barwa światła = natężenie * kolor
fatt(d) = 1/(qd2 + 1d +c)
Iźr = fatt(d) * kźr * Cźr
Hotspot – \”gorący punkt\”, czyli obszar o maksymalnym natężeniu światła
Fallof –
Spot Light – obszar rozchodzenia się światła od wartości maksymalnej do całkowitego zaniku
Oddziaływanie światła z materiałem:
Kolor przedmiotu zależy od barwy światła, które na niego pada i zdolności odbijania, absorbowania i przepuszczania światła z określonych części widma. Ilość odbitego światła zależy od rodzaju powierzchni. Gładka, biała powierzchnia odbija więcej światła niż ciemna i szorstka. Komputer oblicza barwę w określonym punkcie obiektu na podstawie modelu oświetlenia – wzoru matematycznego opisującego sposób oddziaływania światła na obiekt.
Modele oświetlenia:
lokalne modele oświetlenia:
– model Phonga
– model Cooka – Torrance\’a
globalne modele oświetlenia:
– metody śledzenia promieni
– metody energetyczne
– połączona metoda energetyczna i śledzenia promieni
Lokalne modele oświetlenia biorą pod uwagę jeden punkt powierzchni i oświetlające go bezpośrednio źródła światła; światło bezpośrednie.
Globalne modele oświetlenia biorą pod uwagę odbicia światła między powierzchniami sceny; światło pośrednie.
Lokalny model oświetlenia Phonga:
Postrzegana przez obserwatora barwa dowolnego punktu powierzchni obiektu jest sumą:
– rozpraszania światła otaczającego
– odbicia rozproszonego
– odbicia zwierciadlanego
– samoświecenia
światło otaczające (ambient):I= Ia * ka
I – obserwowany kolor obiektu
Ia – światło źródła
ka – współczynnik odbicia (ambient color)
odbicie rozproszone (diffuse):I= Ij * kd * (N L)
Ij – światło źródła kd – współczynnik odbicia (diffuse color)
odbicie zwierciadlane (specular):
I= Ij * (k * ks * cosn)
Ij – światło źródła
ks – kolor rozbłysku
k – natężenie rozbłysku n – rozmiar rozbłysku
Metody cieniowania ścianek:
– cieniowanie płaskie
– cieniowanie Gourauda
– cieniowanie Phonga
Rzutowanie w układzie obserwatora:
Aby wykonać rzutowanie należy określić tzw. punkt widzenia:
– położenie obserwatora (kamery)
– kierunek, w którym patrzy obserwator
– rozmiar płaszczyzny rzutowania
Tworzenie obrazu monoskopowego.
Tworzenie obrazu stereoskopowego.
TEKSTURY
