Computer graphics, 3D

• Анхны компьютер график нь CRT технологийг ашигладаг байсан. 2D -ийн вектор болон растер графикийн xоёр үндсэн төрөл байдаг. Вектор график нь цэгийн байрлал, цэгүүдийн ( шулуунаар, муруйгаар) xолболт геометрийн өгөгдөл, топологи, төрөл болон өнгө, өргөн нарийн ба дүрсийг дүүргэх боломжоор тодорхойлогдно.

• Computer graphics, 2D

• Computer graphics, 3D

• Иxэнx вектор графикийн системүүд нь тойрог, тэгш өнцөг гэх мэт стандарт xэлбэрийн энгийн дүрс-()-ийг ашигладаг. Ихэнх тоxиолдолд вектор графикийн имиж нь растер график руу xөрвөгддөг. Энгийн дүрс: Бөмбөрцөг, Куб, Цлиндр, Конус, Торус

Координат систем

• Гадаргууг зөв зурагласнаар бодит имиж үзүүлэхэд үндсэн нөлөөтэй.

• Хэрэглэж буй программ хангамжаас хамааран объектийн гадаргууг зураглах хэд хэдэн арга байдаг. Объектийн зарим хэсгийг нэвт харагдах байдлаар харуулах, өнгөний дундаж дээр хар цагаан өнгө нэмэх зэрэг ялгаатай техниикүүд бий.

• Surface

Материал өгөх – Texturing: Полигионы гадаргуу нь зөвхөн өнгөний талаарх мэдээлэл бус агуулагдсан зураг болон растержуулсан имижийн талаарх хийсвэр төсөөлөл бий болгох арга юм. Ийм төрлийн имиж нь 1 фэйс дээр юмуу хэд хэдэн фэйс дээр байрлах бөгөөд нийтэд нь Texture гэж нэрлэгдэнэ.

• Bump mapping

• Jim Blinn үндэслэсэн, нугалаа атираатай гадаргуудыг бий болгоход ашигладаг симуляцын техник. Имижийн ялгаатай хар цагаан утгуудыг нэмэх байдлаар хэрэглэнэ.

Компьютер графикийн имиж

• Mesh

• Face

• Vertex

• Меш –(mesh) рендэр хийн имиж бүрдүүлэх объект байгуулахад шаардлагатай материал.

Меш нь объектыг бүрдүүлж байгаа олон тооны фэйс(face)-с бүрдэнэ. Объект нь бөмбөлөг, пирамид, машин, заан гэх мэт юу ч байж болно. Фэйсууд (face) нь тухайн объектийн гадна талаас гадаргуу үүсэх байдлаар байрлана. Үүнийг тухайн объектийн арьс ч гэж ойлгож болно.

• Face- Фэйс

• Фэйс нь 3 болон түүнээс олон вертексээс бүрдэн жижиг гурвалжинг үүсгэх цуглуулга юм. Ихэнх 3D программууд 3 талт фэйс хэрэглэдэг ч зарим нь 4 талтыг хэрэглэнэ. Фэйсүүд мешийг бүрдүүлнэ.Фэйс бүр нормал гэж нэрлэгдэх тусгай үзүүлэлттэй байна. Нормал нь фэйсийн объектийн гадна эсвэл дотор тал болохыг тодорхойлно. Фэйсүүд ихэвчлэн полигон гэж тооцогддог.

Улаан гурвалжин бүр нь фэйс

• Вертекс –Vertex

• Вертекс нь координат системийг тодорхойлох 3 цэгийн цуглуулга юм. Цэгүүд нь 3D объектийн бүх биеийг бүрдүүлдэг. Цэгүүдээс фэйсүүд түүнчлэн меш бий болно.

• Сүүдэрлэлт – Shading

• Сүүдэрлүүлэлт хэмээх процесс нь 3 хэмжээст полигонууд нь хиймэл гэрлийн үүсвэрээр гэрэлтүүлэхэд хэрхэн утгаа өөрчлөх симуляцийн тооцоог хийх үйлдэл юм. Тодорхой тооцоог гүйцэтгэхийн тулд сүүдэрлэлт гаргах ямар өгөгдөл байгаагаас гадна сүүдэрлүүлэлтийн техникээс хамааралтай.

• Техникүүд

• Flat shading:

• Gouraud shading:

• Phong shading

• Bump mapping

• Ray Tracing

• Radiosity

• Blobs

• Ray tracing

• Ray tracing рендерийн давталтын Сонгодог алгоритм: • Имиж доторх пиксел бүр нь { Харааны өнцгийн цэгээс тухайн

пикселийг дайруулан Хамгийн ойрынТ-т хязгааргүй(INFINITY), Хамгийн_ойрын_Объект-д тэг (NULL) утга олго

• Фэйс (scene) дах объект бүр {IF цацраг нь тус объекттой огтлолцож (intersect) байвал{

• IF огтлолцолын t нь Хамгийн_ойрынT –c бага байвал{ Хамгийн ойрынТ-г огтлолцлын t болго Хамгийн_ ойрын_Объект-г энэ объект болго }}}

• IF Хамгийн_ойрын_Объект нь NULL байвал {Энэ пикселийг суурь өнгөөр (background color) дүүргэ }

• ELSE { Гэрлийн үүсгүүр бүр лүү цацраг татан сүүдэрт байгаа эсэхийг нь шалга Хэрэв гадаргуу нь гэрэл ойлгохоор (reflective) бол цацрагийн ойлт үүсгэ: дахиж тооцоол (recurse)

• Хэрэв нэвт гэрэлтэх (transparent) бол цацрагийн хугарлыг үүсгэ (refraction ray): дахиж тооцоол (recurse) Хамгийн_ойрын_Объект ба Хамгийн_ойрынT дээр сүүдэрлүүлэх функцийн тооцоог хэрэглэ

• Энэ пикселийг сүүдэрлүүлэх функцийн үр дүнгээр дүүргэ }}

GPU- Graphic Processing Unit

• GPU нь 3 хэмжээст компьютер графикийн тооцоо гүйцэтгэх транзисторуудтай байдаг.Эдгээр нь санах ойн ажиллагааг идэвхижүүлэн texture mapping болон полигоны рендерийг тооцоолон, дараа нь хоорондоо ялгаатай координат системүүдийг вертексийг хөрвүүлэх байдлаар геометрийн тооцоог гүйцэтгэх унитуудыг идэвхижүүлдэг.

Сүүлийн үед GPU нь програмчлагдах сүүдэрлүүлэлт (programmable shaders) дэмжих байдлаар oversampling ба interpolation техникийг хэрэглэн aliasing –г багасган өнгөний зайг (color spaces ) өндөр хэмжээнд нэмэх боломжтой болсон.

Компьютер графикийн анимацын төрлүүд

• Real-time 3D rendering (видео тоглоомд

ихэвчлэн ашиглана),

• Computer animation,

• Video capture and video creation rendering,

• Тусгай эффектийн засвар (кино болон телевизэд ашиглана),

• Image editing,

• Загварчилгаа- modeling (ихэвчлэн инженерийн ба эрүүл мэндийн салбарт ) гэж ангилж болно.

Rendering

• 3 хэмжээст ажлын файлыг 2 хэмжээст имиж зурагт шилжүүлэх процесс буюу илустраци

• Real Time Rendering • Real Time Rendering нь flat rendering төрөл дээр

ажилладаг бөгөөд бусад төрлийн рендерээс багаар компьютерийн хүчин чадал шаарддаг учраас virtual reality байдлаар байж чаддаг. Энэхүү төрөл дээр итерактив шинжтэй видео тоглоом зэрэгт рендерлэхэд 1 секундэд 20-120 фрэймийг солих бөгөөд итерактив биш медиа болох видео, кинонд арай бага тоотой байна.

Computer Graphics

• Компьютер графикийн үндэс хэдэн нэршилгээ. • Anti-aliasing, Contouring, Digitizing, Dithering, Modeling. • Digitizing • Тасралтгүй үргэлжлэх дохиог (дуу, видео гэх мэт ) компьютерийн

техникт зохицуулан хөрвүүлэх процесс. 3D объектийг тоон утгад шилжүүлж болно. Эдгээр нь давхаргуудаар 3D цэг, меш үүсгэх байдлаар харагдана.

• Anti-aliasing • Зургийн хүрээг бүдэгрүүлэн (blur) ирмэгийг мохоо болгох

техник. Зарим программууд рендер хийснийхээ дараа автоматаар имижид anti-alias хийдэг. 2 объектийн хүрээний ойролцоох дэд-пикселүүдээс ижил тоогоор аван өнгийг нэгтгэн дундын өнгийг олоод sub-sample үүсгэнэ.

• Contouring: Градиент уусалттай имижийг хөрвүүлэх үед өнгөний деталыг гээн цөөн тоогоор илэрхийлэх үзэгдэл.

• Dithering-хөрвүүлэлт

• Modeling Загварчлах гэдэг нь энгийн 2D объектоос энгийн примитив хэмээх 3D объект үүсгэх процесс. Энэ процессийн үед хэд хэдэн Бүүлин үйлдэл (Boolean operation) хэрэглэгддэг.

• Transition

• Компьютерийн анимацийн үед нэг зураас нөгөөд шилжих арга замыг transition гэж нэрэлнэ.

• Хамгийн энгийн transition бол замхарал (fade). Wiping, morphing, blending гэх мэт хэдэн төрлийн transition бий.

Morphing

Warping