Transcript 1 - wprowadzenie

Grafika komputerowa
Wykład I
Konstanty Kalicki
[email protected]
Warunki zaliczenia
• Każde ćwiczenia są oceniane
• Brak obecności jest równoważny z oceną 2
• Ocena z ćwiczeń to średnia z 7 najlepszych
ocen cząstkowych (na 8 ćwiczeń)
• Nie ma możliwości wykonywania ćwiczeń w
domu lub zaliczania w innym terminie
• Osoby które po siódmych zajęciach będą miały
średnia wyższą lub równą 4 mogą przystąpić do
egzaminu zerowego. Egzamin ten odbędzie się
na ostatnim wykładzie
• Ocena z wykładu to ocena z egzaminu
Grafika komputerowa - dział informatyki
zajmujący się syntezą oraz manipulacją
obrazem
Powiązana z branżą rozrywkową - rozwija
się bardzo szybko
Prawo Moore’a
„Ilość tranzystorów w układach
scalonych podwaja się co około
dwa lata”
Gordon Moore, 1965
Moore a GPU
• Ilość tranzystorów w GPU podwaja się co
około 6 miesięcy
• Inne zastosowania i architektura CPU i
GPU
• Rozwój jest związany bezpośrednio z
rynkiem gier komputerowych
Kino – efekty specjalne, animacja
Bluebox w filmie „300”, źródło www.dailygalaxy.com
Wygenerowany komputerowo tyranozaur, „King Kong”
Medycyna
• Wizualizacja i analiza obrazu
Tomografia komputerowa
źródło www.pims.math.ca
Źródło wikipedia.org
CAD
• Computer Aided Design
Schemat w programie Solid Edge,
autor Thorsten Hartmann
Symulacja przepływu powietrza
w silniku, wikipedia.org
Gry komputerowe
Crisis
Budowa oka
Źródło: www.zdrowie.med.pl
Źródło:
cas.bellarmine.edu/tietjen/images/Eyes!.htm
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
Autor zdjęcia: Davide Troise
Ludzie widzą bardzo wąski
zakres częstotliwości fal
elektromagnetycznych
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
HSV
• Hue, Saturation, Value.
• Barwa (hue) jest określona kątem z przedziału 0-360
stopni. Barwa czerwona to 0 stopni, zielona 160 a
niebieska 240 stopni. Barwy podstawowe tworzą
sześciokąt będący podstawą ostrosłupa zawierającego
wszystkie możliwe kombinacje kolorów
• Nasycenie koloru (saturation) jest opisane oddaleniem
punktu od wysokości ostrosłupa – im punkt dalej tym
bardziej nasyconemu kolorowi odpowiada
• Jasność koloru (value) jest zapisana
jako wysokość ostrosłupa. Ma wartość
0 u podstawy i 1 w wierzchołku bryły
HLS
• Hue, Lightness, Saturation
• W modelu tym barwy zależne są od
kąta, podobnie jak w HSV. W tym
przypadku jednak kolor niebieski
odpowiada kątowi 0 stopni, czerwony
kątowi 120 stopni a zielony 240 stopni.
Podstawowe odcienie znajdują się teraz
na obwodzie koła zamiast sześciokąta,
tak jak w modelu HSV. Ułatwia to prace
z modelem, ponieważ wszystkie
podstawowe odcienie mają wartość S=1
• Jasność ma wartość 0 w dolnym
wierzchołku bryły a 1 w górnym. Czyste
kolory mają wartość L = 0.5 i S=1, czyli
znajdują się na obwodzie najszerszego
przekroju bryły.
CIE XYZ
Model opracowany w 1931 roku przez
International Commission on Illumination
(CIE).
• CIE XYZ bazuje na modelu fizycznym
światła oraz charakterystyce ludzkiego oka
• Na bazie CIE XYZ definiowane są inne
modele
http://www.aim-dtp.net/index.htm
CIE
diagram chromatyczności
• Zawiera wszystkie
widzialne barwy
• Długości fal z zakresu
widzialnego (380700nm) są
zaznaczone kolorem
niebieskim
Temperatura barwy
• Jest to uproszczony, liniowy sposób opisu
barwy źródła światła
• Temperaturę barwy podaje się w
Kelvinach
• Temperatura barwy jest to temperatura, do
jakiej należałoby rozgrzać teoretyczne
ciało idealnie czarne by emitowało światło
opisywanej barwie
Przykładowe temperatury
Temperatura
Światło
1500K
Świeczka
2680K
Żarówka 40W
3000K
Żarówka 200W
3200K
Wschód/zachód słońca
3400K
Około godziny po świcie
5000K
Lampa ksenonowa
5500K
~7000K
Około południa w słoneczny
dzień, lampa błyskowa
Zachmurzone niebo
10000-12000K
Bezchmurne błękitne niebo
• Niska temperatura
daje cieplejszą barwę
przesuniętą w
czerwień
• Im wyższa
temperatura tym
światło staje się
zimniejsze, bardziej
niebieskie
• Ten sposób opisu nie
jest właściwy dla
każdego źródła
światła
Źródło: http://en.wikipedia.org/
Temperatura monitora
D50
5000K
D55
5500K
D65
6500K (6504K)
D75K
7500K
GAMUT
• Gamut – zakres barw
odwzorowywanych przez
dane urządzenie
• ICC - International Color
Consortium
Źródło: http://www.cmpg.org
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 atramentowe – zasada
działania
• Kontaktowe
– Drukarki igłowe
– Drukarki czcionkowe
• Inkjet
– Wibracyjne (Epson)
– Termiczne (Canon, HP)
Drukarki laserowe – zasada
działania
Druk offsetowy
Źródło: http://www.signs.pl/
Urządzenia wyjściowe
CRT
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
Koniec
Dziękuję za uwagę