haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/ea/01/msc_cg_01.pdf · hierarchikus szerkezetek:...
TRANSCRIPT
![Page 1: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/1.jpg)
Haladó grafikaValasek Gábor
![Page 2: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/2.jpg)
Adminisztráció● Előadás koordináló: Valasek Gábor ( [email protected] )● Kurzus oldala: http://cg.elte.hu/˜msc_cg ● Előadás:
○ Hétfő 16:00-17:30, GrafLab (D2.219)○ Jegyszerzés:
■ Beadandó alapján vagy■ Vizsgaidőszakban írásbeli
● Gyakorlat: ○ Hétfő 17:45-19:15, GrafLab (D2.219)○ Jegyszerzés:
■ Beadandó ■ 100% feletti rész beleszámít az EA-ból a jegyszerzésbe
![Page 3: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/3.jpg)
Államvizsga tétel grafikábólAz inkrementális szerelőszalag áttekintése, a GPU fejlődése, programozhatósága, shader fajták.
=> BScTextúrák, textúrák paraméterezése, mintavételezése és szűrése, procedurális textúrák. Nem-szín textúrák: normál térképek, eltolás térképek és környezeti térképek feladata és bemutatása.
=> ÚJValósidejű vetett árnyék technikák: sík-árnyékok, árnyék térképek, árnyék testek. Összehasonlításuk, előnyeik, hátrányaik.
=> ÚJAnimációs technikák. Animáció és a szimuláció. Animálható tulajdonságok és az animációs görbék megadásának módjai. Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika.
=> BSc + Új
![Page 4: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/4.jpg)
Egy kis motiváció
![Page 5: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/5.jpg)
Videók● https://www.youtube.com/watch?v=5YvIHREdVX4 ● https://www.youtube.com/watch?v=yDT55_2_BsA ● https://www.youtube.com/watch?v=NmJ2vuk6mpU
![Page 6: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/6.jpg)
Számítógépes grafika
![Page 7: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/7.jpg)
Számítógépes grafika● Alkalmazott tudományterület, ahol kézzel (vagy legalább szemmel) fogható
eredményt kell produkálni● Feladata vizuális anyagok
○ Előállítása○ Elemzése○ Feldolgozása
● Az óra során képek előállításával fogunk foglalkozni
![Page 8: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/8.jpg)
Ajánlott irodalom● Ingyenesen elérhető irodalom:
○ Szirmay-Kalos László, Antal György, Csonka Ferenc: Háromdimenziós grafika, animáció és játékfejlesztés, ComputerBooks, 2003
○ Andrew Glassner: Principles of digital image synthesis
● Szakmához irodalom:○ Pharr, Humphreys, Hanrahan: Physically Based Rendering (From Theory to Implementation)○ Akenine-Möller, Haines, Hoffman: Real-Time Rendering (3rd edition)
![Page 9: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/9.jpg)
Ajánlott irodalom - gyakorlat● Darth Asylum blog● www.opengl-tutorial.org ● Edward Angel, Dave Shreiner: An Introduction to OpenGL Programming
(Siggraph University)● Patrick Cozzi, Christophe Riccio: OpenGL Insights
![Page 10: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/10.jpg)
Valószerű képszintézisAz emberi vizuális érzékelés
![Page 11: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/11.jpg)
Motiváció● Az általunk kiszámított képpel olyan ingereket akarunk előállítani a
szemlélőben, amilyenekhez hasonlókat tapasztalna, ha az valóságos lenne● Itt több kérdés is van:
○ A virtuális világ leírásához milyen reprezentációt használjunk○ Milyen algoritmusokkal állítsuk elő a képet
● Az utóbbi nagyban függ attól, hogy mi magunk emberek miképp érzékeljük a világot
● Ebben nem csak a szenzorok vesznek részt, hanem pszichológiai szintjei is vannak
![Page 12: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/12.jpg)
Cydonia 1987
![Page 13: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/13.jpg)
Cydonia 2001
![Page 14: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/14.jpg)
Az emberi szem felépítése
![Page 15: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/15.jpg)
A fény útja a szemben● A fény a szaruhártyán megtörve jut a szembe - ez lényegében egy
fény-gyűjtőlencse● A szivárványhártya (iris) csökkenti a szembe jutó fény mennyiségét (szűri), a
pupilla pedig fényreteszként funkcionál● A szemlencse a második gyűjtőlencse; a belépő fénysugarakat a
recehártyára (retinára) fókuszálja (az "egészséges" szemben)
![Page 16: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/16.jpg)
A szem ereje● A szem különböző részeit összesítve kb. +60, +80D erejű - ez 16.7-12.5mm
fókusztávolságot jelent (dioptria)● Az átlagos emberi szem 24mm hosszú a szaruhártyától a retináig - a
sárgafoltra fókuszáláshoz így kb. 42D-t kell● A szemben maradó optikai erő a szem alakjának tökéletlenségeinek
kompenzálására kellenek illetve a nagyon közeli és nagyon távoli objektumokra való fókuszálásnál
![Page 17: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/17.jpg)
A fény útja a szemben
![Page 18: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/18.jpg)
A fény útja a szemben● A különböző hullámhosszú fény másképp törik● Ahhoz, hogy a szemlencse ezeket is a retinára tudja fókuszálni a
sugárizomnak módosítania kell a szemlencse alakját● Ugyanaz történik, mint amikor közelre, vagy távolra nézünk!
○ a piros szín azért kelt közelség érzetet, mert ugyanaz játszódik le piros felületre fókuszáláskor, mint amikor közelebbre nézünk
○ a kék színnél pedig ugyanaz játszódik le, mint amikor távolabbra nézünk, ezért kelt tágasabb érzést
![Page 19: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/19.jpg)
A fény útja a szemben
![Page 20: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/20.jpg)
Fényreceptorok● A retinában kétféle fény érzékelésére szolgáló idegsejt található:
○ Pálcikák (rod): alacsonyabb intenzitású fényre érzékenyek, a sötét-világos megkülönböztetésére alkalmas, alacsonyabb felbontásúak
○ Csapok (cone): erősebb fényingert igénylő idegsejtek, a színlátást és éleslátást szolgálják, tizedannyira érzékenyek a fényre, mint a pálcikák
● Az elektromágneses energia egy bizonyos sávjára érzékenyek csak a fenti sejtek
● Gyakorlati számításokban ennek a 380-780 nanométer közötti hullámhosszú részével foglalkozunk, ez a visual band
![Page 21: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/21.jpg)
Fotoreceptorok● Amikor fény ér egy fotoreceptort egy kémiai reakció indul el, aminek
eredményeképp egy neurális jelet küldenek az agy felé, úgynevezett fotopigmentet
● Az egyes fotoreceptorok más-más mértékben reagálnak (érzékenyek) a különböző hullámhosszú fényekre:
○ Pálcikák: hullámhossztól függően az ugyanolyan erős fényre adott reakció nagysága harang-görbe jellegű görbével írható le - az ember éjszakai látásának nagyjából megfelelő módon
○ Csapok: háromféle van belőlük (S, M, L jelűek); mindegyik különböző hullámhosszú fényre ad maximális reakciót, azoktól fokozatosan eltérőkre egyre kisebbet
● A fotopigmentek csak az érzékelés tényét rögzítik: pontos hullámhosz nem továbbítódik az agy felé! (Térbeli és frekvenciabeli felbontás "trade-off")
![Page 22: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/22.jpg)
Fotoreceptorok - pálcikák● Nem tudják megkülönböztetni a hullámhosszt (~”színvakok)● Kisebb intenzitású fénynél aktívak, de lassabban reagálnak (kb. 100
millisec-enként)● A retina szélén találhatóak, a belső rész felé haladva eltűnnek● 90-120 millió van az emberben
![Page 23: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/23.jpg)
Fotoreceptorok - csapok● Háromféle csap található a szemben:
○ S csap: 420nm körüli fényre a legérzékenyebb (kék)○ M csap: 530nm körüli fényre a legérzékenyebb (zöld)○ L csap: 560nm körüli fényre a legérzékenyebb (vörös)
![Page 24: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/24.jpg)
Fotoreceptorok - csapok● Ha egy csap egy adott hullámhosszra 30%-ban érzékeny az azt jelenti, hogy
átlagosan 10-ből 3-szor fogja abszorbeálni az olyan hullámhosszú fénykomponenst és küld jelet az agy felé
● A fényreceptorok észleléseit a látóideg továbbítja az agy felé● A látóideg csatlakozási pontja a szemgolyóhoz a vakfolt, itt nincsenek sem
csapok, sem pálcikák● A látógödör, ami a vakfolttól oldalra található az éleslátás helye, a közepe a
foveola, ahol kizárólag csapok találhatóak (150000 csap per mm, de: sólyomnál 1 millió a legsűrűbb rész)
● A foveolától kifelé haladva a csapok egyre ritkábbak és a pálcikák váltják fel őket
![Page 25: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/25.jpg)
Fotoreceptorok - csapok● Összesen 6-7 millió csap van az emberi szemben● Nem ugyanannyi van belőlük: az L:M:S arány kb. 8:4:1● A retina közepén például nincs is egyáltalán S (=kék)
![Page 26: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/26.jpg)
Csapok a retinában
![Page 27: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/27.jpg)
A fotoreceptor jele● Az egyetlen fotonra adott neurális jel néhány ms-ig tart● Minden egyes újabb beérkező foton hatása hozzáadódik az előzőhöz● Vagyis a receptor által leadott jel lényegében egy időbeli átlag, egy
aluláteresztő szűrő, aminek vágási frekvenciája függ a megvilágítási körülményektől
![Page 28: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/28.jpg)
A fotoreceptor jele● Egy lassan villogó fényt külön-külön felvillanásokként észlelünk● Azonban ha a felvillanások között eltelt idő egyre kisebb, akkor a
fotoreceptorok által leadott jelek "összetorlódnak" (eléri a Critical flicker frequency-t) => folyamatos fénypontként érzékeljük a látottakat
● A fenti képsorozatokra is igaz: CFF alatt a felvillanó képeket különálló elemekként kezeljük, azt átlépve folytonos képfolyamnak
● A flicker rate sok tényezőtől függ (háttérmegvilágítás, a megjelenített kép nagysága stb.)
● Ideális körülmények között ez nagyjából 60Hz az embereknél (de akár 500Hz-es anomáliákat is tudunk érzékelni!)
![Page 29: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/29.jpg)
Megjegyzés● A beérkező fényintenzitáshoz hatalmas tartományban tud alkalmazkodni az
emberi szem (akár 1010 candela/m2)● Erős fényben kisebb, alacsonyabb intenzitású megvilágításban nagyobb
érzékenységet (=felbontást) ad● A látásban egyúttal a fényintenzitásra érzékenyebb az agyunk, mint a
színinformációra● Az eddigiek alapján néhány kitüntetett hullámhosszat felhasználva tudnánk
színinformációt tárolni a számítógépen
![Page 30: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/30.jpg)
Út az agyba● Leonardo da Vinci 1500 körül leírta, hogy bizonyos színeket milyen
környezetben látjuk a legerősebbnek (a piros sárgán a legerősebb stb.)● Ez azzal is magyarázható, hogy az agy felé küldött információ nem
egyszerűen a háromféle csap által leadott jel● Már csak azért sem, mert a kb. 120 millió pálcika és 6 millió csap jelét
mindössze 1 millió idegrostot tartalmazó látóideg viszi az agyba● Ehelyett az S, M, L által leadott jelek összege vagy különbsége indul az
agyba
![Page 31: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/31.jpg)
Út az agyba● Az agy felé három idegkötegen halad a színinformáció
○ A = M+L: az M és az L csapok által adott válaszok összege, akromatikus csatorna (valószínűleg ez volt az első látásra kifejlesztett csatorna)
○ R/G = M - L: vörös-zöld különbség○ B/Y = S - A: a kék és az akromatikus csatorna (kb sárga) különbsége
● Vagyis a színek a következő három koordinátatengely mentén jutnak el az agyba:
○ intenzitás, ○ vörös-zöld, ○ kék-sárga
● Azaz 1D-s intenzitás és 2D-s szín (króma) információból rekonstruálunk
![Page 32: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/32.jpg)
Út az agyba● A fentiek egyik következénye, hogy például sohasem mondjuk azt egy színre,
hogy ez “vöröses-zöld”● Az agy felé továbbított csatornák azt is befolyásolják, hogy egy adott színt
mennyire tartunk telítettnek (saturated)○ Nagyjából a színt érzékelő kromatikus csatornák és az akromatikus csatorna válaszának
aránya határozza meg ezt○ Ezért is van, hogy például a sárgát (=erős akromatikus válasz) nem tartjuk annyira telítettnek,
mint akármilyen pirosat vagy kéket (=alacsony akromatikus válasz)
![Page 33: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/33.jpg)
Színek a számítógépen
![Page 34: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/34.jpg)
Angol nomenklatúra● Gamut: az összes lehetséges szín valamilyen konstrukción keresztül
előállítható részhalmaza. Grafikában ez alatt azt értjük, hogy egy adott szín-térrel és adott megjelenítő eszközzel milyen színeket lehet előállítani.
● Primary color (primaries): valahány szín halmaza, amelyek különböző intenzitású keveréséből (ez lehet additív, szubtraktív stb.) egy gamutot állítanak elő.
![Page 35: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/35.jpg)
CIE
![Page 36: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/36.jpg)
CIE
![Page 37: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/37.jpg)
CIE RGB tér
![Page 38: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/39.jpg)
Színek a számítógépen● International Commission on Illumination, 1931.: hogyan lehetne egy
"standard" leírást adni arra, hogy egy ember miképp érzékeli a színeket● A kísérletek egyik eredménye volt, hogy bármely szín előállítható három,
megfelelő szín keverékeként (itt: színes fények egymásra vetítésével) (ugyanaz a szín többféleképpen is előállhat különböző színek kombinációjaként! Ezek a metamerek.)
● => Bármely színérzet kódolható egy számhármassal,tristimulus értékkel● De ne feledjük: a színérzetet akár az étrend is befolyásolhatja (ld. 2. vh.
haditengerészes kísérlet)
![Page 40: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/40.jpg)
CIE RGB tér● A három fény hullámhossza 700 nm, 546.1 nm és 435.8 nm volt● Ezekből az normalizált színillesztő függvényeket úgy határozták
meg, hogy először a görbék alatti területeket egyenlővé tették, majd pedig skálázták őket (attól függő arányokban, hogy luminanciát vagy radianciát akartak pontosan reprodukálni)
● Ha adott S spektrumú fény R, G, B koordináit akarjuk kiszámolni, akkor csak képezzük S és a színillesztő függvények skaláris szorzatát:
![Page 41: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/41.jpg)
Szín-tér● Az RGB térrel az első problémát az jelentette, hogy negatív koordinátákra is
szükség volt bizonyos hullámhosszú monokromatikus fény érzékeléséhez hasonló fényérzet kialakításához
● Ezért a CIE kialakított 3 ideális “fényforrást”, amelyek segítségével a látható spektrumbeli fények csak pozitív súlyokkal kikeverhetőek voltak
● Ez lett az XYZ, ahol○ Y a CIE kísérlet által létrehozott “átlagos szemlélő” luminozitás függvényével egyezik meg○ Emellett volt még néhány követelmény○ Illetve feltették, hogy az RGB-ből egy lineáris leképezés át kell vigyen XYZ. Ez ez lett:
![Page 42: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/42.jpg)
CIE
![Page 43: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/43.jpg)
Szín-terek tovább● Sem az RGB, sem az XYZ nem túl kényelmes, amikor kreatív munkát kell
végeznünk színekkel● Például oldjátok meg a következő feladatot RGB-ben:
![Page 44: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/44.jpg)
MacAdam ellipszisek RGB-ben
![Page 45: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/45.jpg)
MacAdam ellipszisek● Kísérlet: eredetileg két fényforrás ugyanazt a színt vetítette● Aztán az RGB tengelyek mentén elkezdék az egyik fényforrás fényét
módosítani● Majd regisztrálták, hogy a kísérletben résztvevő alany mikor jelezte, hogy
számára a két szín különböző● Látható: nagyon különböző orientációjú és sugarú ellipsziseket kapunk =>
például egy kék árnyalatból egy adott nagyságú elmozdulást hogy ha megismétlek a zöldnél, akkor amíg a kék markánsan megváltozik, addig a zöld lényegében ugyanaz marad
![Page 46: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/46.jpg)
Szín-terek tovább● Jó lenne egy olyan szín-teret találni, amiben a metrika arányos az emberi
érzékelés fényerő és króma metrikáival● Azaz ha lineárisan interpolálok két szín között, akkor a közbülső pontok
legyenek a két szín közötti szemünk által elvárt folytonos átmenet színei● Keressünk olyan szín-teret, amiben ez teljesül (legalább közelítően, az
előállítható színek egy alterében)
LMS
R-GB-Y
akrom
Emberi érzékelés input/output párja
?
![Page 47: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/47.jpg)
CIE L*u*v* és CIE L*a*b*● Az XYZ egy-egy nemlineáris átképezése, egy referencia fehér szín
segítségével definiálták, CIE D65-tel. Az L mindkettőnél a fényerőt méri.
![Page 48: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/48.jpg)
CIE L*u*v* és CIE L*a*b*● Sokkal intuitívabb: az L* tengely lényegében fényerőt mér● Az u*v* és az a*b* pedig egy L* tengelyre merőleges sík
polárkoorinátarendszerének tekinthető, ahol az egyik tengely a színárnyalatot méri, a másik pedig a szín telítettségét
![Page 49: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/49.jpg)
Szín-tér problémák● A körszerű MacAdam ellipszisekkel rendelkező tereket uniformnak szokták
hívni● De nem ez az egyetlen probléma: szükségünk van arra is, hogy az adott
szín-térbeli koordinátái egy színnek lineárisak legyenek● Azaz a színeken végzett vektorműveletek megfeleljenek a valóságban
érzékelt színintenzitásoknak● Ezek a lineáris szín-terek● Csakhogy az emberi látás nem-lineáris. Egy lineáris RGB paletta elpazarolná
a rendelkezésre álló biteket számunkra alig megkülönböztethető árnyalatokra (ne feledjük: nagy fényintenzitásoknál a különbségekre kevésbé vagyunk érzékenyek, felesleges ugyanazt a felbontást használnunk nagy fényerejű színek kódolására, mint kisebbekére)
![Page 50: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/50.jpg)
sRGB● A HP és a Microsoft közös szabványa, amivel monitorok, nyomtatók és az
internet színeit szabványosították● Az ITU-R BT.709-es primaries-eket használja● Egy lineáris, XYZ-ből induló transzformációval kezd:
● Ezután egy nemlineáris gamma-korrekciót alkalmaz minden C csatornára:
![Page 51: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/51.jpg)
sRGB gamma (kék = log-log der)
![Page 52: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/52.jpg)
Gamma correction
![Page 53: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/53.jpg)
sRGB és lineáris RGB● Az sRGB nem lineáris! Azaz nem lehet csak úgy vektorműveleteket csinálni,
hiszen exponenciális értékeket tartalmaznak● Képfeldolgozásnál tipikusan lineáris térben akarunk lenni● Viszont tárolásnál nagyon gyakran sRGB van (legalábbis 8 bites
csatornánkénti formátumoknál● Írásnál kell egy RGB -> sRGB● Olvasásnál pedig egy sRGB -> RGB transzformáció
![Page 54: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/54.jpg)
Megjelenítők
![Page 55: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/55.jpg)
megjelenítők
fénykibocsátó fényterjesztő
CRT Led ... LCD TFT ...
![Page 57: Haladó grafika - cg.elte.hucg.elte.hu/~msc_cg/EA/01/MSc_CG_01.pdf · Hierarchikus szerkezetek: előrehaladó és visszafele haladó kinematika. => BSc + Új. ... Azaz 1D-s intenzitás](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060819/6098d20a25f0f51d29713db0/html5/thumbnails/57.jpg)
A fény● Sokáig nem tudták, hogy pontosan mi is a fény● A pontos modell pedig jelenleg még nem alkalmazható valósidejű
képszintézisben● De más területeken, például már az orvosi képalkotásban fontosak lesznek
olyan dolgok, amiket a későbbi előadások során leegyszerűsítünk● Spoiler: a valósidejű (és produkciós) grafikában a fényt mint részecskét
kezeljük