wprowadzenie do grafiki komputerowej
TRANSCRIPT
![Page 1: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/1.jpg)
Wprowadzenie do grafiki
komputerowej
W. Alda
![Page 2: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/2.jpg)
Co to jest grafika komputerowa?
Intuicyjnie każdy wie… bo wszyscy spotykamy się z
grafiką komputerową
Zwykle pod pojęciem grafiki komputerowej rozumiemy
(komputerowe) tworzenie modeli geometrycznych i
obrazów, przechowywanie ich i manipulowanie nimi.
Modele geometryczne tworzą struktury pochodzące z
wielu różnych źródeł: fizycznych, biologicznych,
matematycznych, artystycznych i konceptualnych
(wymyślonych).
![Page 3: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/3.jpg)
Dwa filary grafiki komputerowej 1/2
Tworzenie, modelowanie obiektów – przecież coś trzeba
na ekranie pokazać.
Obiekty możemy modelować ”ręcznie” lub za pomocą
jednej z wielu dostępnych aplikacji
![Page 4: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/4.jpg)
Dwa filary grafiki komputerowej 2/2
Graficzne przedstawienie obiektów na ekranie
(renderowanie)
![Page 5: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/5.jpg)
Można nawet mówić o trzech filarach
Modeling Animation Rendering
![Page 6: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/6.jpg)
Trzy poziomy grafiki komputerowej
1. Podstawy matematyczne i fizyczne (transformacje,
oświetlenie), Podstawowe algorytmy.
2. Biblioteki graficzne:
• Direct3D – tylko środowisko Windows, chętnie używana
w grach,
• OpenGL i biblioteki pochodne: OpenGL ES (systemy
wbudowane, urządzenia mobilne), JOGL (Java), WebGL
(grafika 3D w przeglądarkach) + biblioteki pomocnicze (np.
Three.js)
3. Aplikacje – do modelowania, renderowana i animacji
(np. Blender, 3ds Max, Maya, Cinema 4D, Houdini,
…)
![Page 7: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/7.jpg)
Od czego powinniśmy zacząć…
Od modelowania kształtów?
Od renderowania?
… wiele zależy od użytych narzędzi
![Page 8: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/8.jpg)
Dygresja na margnesie
Kto wymyślił grafikę komputerową?
…tego oczywiście nie wiadomo, ale …
… za twórcę terminu Computer Graphics uważany jest
William Fetter (ok. 1960),
który był projektantem-artystą (nie informatykiem) i
przez pewien czas zajmował się ergonomią kokpitów u
Boeinga.
![Page 9: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/9.jpg)
Klasyfikacje i podziały grafiki komputerowej
Grafika interaktywna i nieinteraktywna
Grafika 2D i 3D
Grafika rastrowa i wektorowa
![Page 10: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/10.jpg)
Grafika komputerowa w pigułce
Zacznijmy od tego co widać na ekranie
Grafika rastrowa 2D
![Page 11: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/11.jpg)
Georges Seurat
![Page 12: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/12.jpg)
Spektrum fal elektromagnetycznych
Promieniowanie gamma
~ 10-12 m Fale radiowe (długie)
~104 m
![Page 13: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/13.jpg)
Doświadczenie Younga
![Page 14: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/14.jpg)
Idea oświetlenia
![Page 15: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/15.jpg)
Percepcja koloru: metameryzm
![Page 16: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/16.jpg)
Obiekty rastrowe
![Page 17: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/17.jpg)
Obiekty rastrowe: przygotowanie szeregu
obrazków do animacji
![Page 18: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/18.jpg)
Reprezentacja piksela na ekranie (typowa)
R G B R G B
8 8 8
28 28 28 224 16,7 mln
![Page 19: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/19.jpg)
Jakie są zalety i ograniczenia reprezentacji
rastrowej?
Widać na ekranie!
Ograniczona praktycznie do 2D
Wielu programom to wystarczy: MS Paint i inne podobne
Trudności z wyodrębnianiem (i transformowaniem)
obiektów
Co robić gdy potrzebujemy scen 3D?
![Page 20: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/20.jpg)
Grafika wektorowa 3D
Oparta na pojęciach geometrii analitycznej
Układ współrzędnych
Podstawowe elementy geometryczne:
Punkty
Odcinki
Trójkąty
Użyte w obiektach jako: wierzchołki, krawędzie, ściany
![Page 21: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/21.jpg)
Wierzchołki
Podstawą rysowania czegokolwiek są wierzchołki (vertex,
vertices)
Same wierzchołki (rozumiane w tym momencie jako
punkty) mogą służyć do reprezentowania obiektów:
![Page 22: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/22.jpg)
Wierzchołki - siatka
Znacznie wygodniej jest na podstawie wierzchołków
zbudować siatkę trójkątów:
![Page 23: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/23.jpg)
Potok graficzny (Graphics Pipeline)
W największym uproszczeniu obejmuje:
1. Spłaszczenie sceny (rzutowanie)
2. Zamianę na piksele (rasteryzację)
Dokładniej opisanym potokiem graficznym zajmiemy się
później.
![Page 24: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/24.jpg)
Krótka uwaga o rzutowaniu
Prostokątne (ortogonalne)
Perspektywiczne
Szczegółowo omówimy to przy transformacjach
![Page 25: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/25.jpg)
Rasteryzacja – żeby zobaczyć coś na ekranie
Rasteryzacja jest niezwykle ważna, jednak jej algorytmy
są obecne w każdym systemie komputerowym – w
sterownikach graficznych.
Nie będziemy się nimi się teraz zajmować, jednak…
![Page 26: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/26.jpg)
Efekty rasteryzacji: Aliasing i recepta na
niego… Anti-aliasing
![Page 27: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/27.jpg)
Anty-aliasing
![Page 28: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/28.jpg)
Uwaga filozoficzna. Czy warto studiować
grafikę komputerową?
Co jest sympatycznego w grafice komputerowej?
• od razu widać efekty swojej pracy
• można je pokazać innym
• grafika komputerowa jest interdyscyplinarna, obejmuje m.in.:
matematykę, fizykę, algorytmy, symulację komputerową, sztuczną
inteligencję w grach wideo, architekturę komputerów w
procesorach graficznych i elementy sztuki.
• grafika komputerowa niewątpliwie jest wyzwaniem
poznawczym
![Page 29: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/29.jpg)
Gdzie spotykamy się z GK? Krótki przegląd
zastosowań
•Kinematografia
•Gry
•Symulacje
•CAD-CAM
•Architektura
•Wirtualna rzeczywistość
•Wizualizacja
•Wizualizacja Medyczna
![Page 30: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/30.jpg)
Kolejne slajdy – do indywidualnego
obejrzenia w domu
![Page 31: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/31.jpg)
Kinematografia
Pixar: Potwory i spółka
Square: Final Fantasy
Columbia/Sony: Stuart Malutki
![Page 32: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/32.jpg)
Kinematografia
![Page 33: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/33.jpg)
Kinematografia
Movies: Brave, Pixar 2012
![Page 34: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/34.jpg)
Gry komputerowe – temat rzeka
![Page 35: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/35.jpg)
Gry komputerowe – temat rzeka
![Page 36: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/36.jpg)
Symulacje – „powazniejsza” odmiana
gier
![Page 37: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/37.jpg)
Architektura
![Page 38: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/38.jpg)
Aplikacje graficzne – wizualizacja medyczna
Barwna wizualizacja MRI H. Keith Brown, Ph.D.Brenau University
![Page 39: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/39.jpg)
Aplikacje graficzne – wizualizacja naukowa
Dwuwymiarowy opływ kwadratowej przeszkody. Wizualizacja wirowości dla Re=200.
This movie appears courtesy of J. Wissink Department of Mathematics, University of
Groningen.
![Page 40: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/40.jpg)
Aplikacje graficzne – wizualizacja naukowa
Symulacja reakcji chemicznej na poziomie kwantowym.
Lee Bartolotti z North Carolina Supercomputing Center
![Page 41: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/41.jpg)
Aplikacje graficzne – Computer Aided
Design (CAD)
![Page 42: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/42.jpg)
Aplikacje graficzne – CAD
![Page 43: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/43.jpg)
Aplikacje graficzne - CAD
![Page 44: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/44.jpg)
Aplikacje graficzne - sztuka
Transport VI ©2000
Eric Heller
![Page 45: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/45.jpg)
Różne slajdy do obejrzenia…
![Page 46: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/46.jpg)
Jeszcze o celach grafiki komputerowej…
Jednym z istotnych celów… choć nie jedynym…jest
fotorealizm
Na kolejnych slajdach są pokazane niektóre przykłady z
quizu http://area.autodesk.com/fakeorfoto/
(dość stare, ale jeszcze można je przejrzeć)
![Page 47: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/47.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
Autodesk quiz: Fake or Foto?
fotografia
![Page 48: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/48.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
komputer
![Page 49: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/49.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
komputer
![Page 50: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/50.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
fotografia
![Page 51: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/51.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
komputer
![Page 52: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/52.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
fotografia
![Page 53: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/53.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
fotografia
![Page 54: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/54.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
fotografia
![Page 55: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/55.jpg)
Nowa edycja fake or foto
![Page 56: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/56.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
komputer
![Page 57: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/57.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
komputer
![Page 58: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/58.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
fotografia
![Page 59: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/59.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
fotografia
![Page 60: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/60.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
komputer
![Page 61: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/61.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
komputer
![Page 62: Wprowadzenie do grafiki komputerowej](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022032804/623e25438762db66f133d32d/html5/thumbnails/62.jpg)
Rzeczywistość czy komputer?
fotografia