1 / 30

CAD info radionica

CAD info radionica. Dr. Samir Lemeš slemes@unze.ba septembar 2010. 1: Osnovni koncepti. T erminologij a Hardver za računarsku grafiku: ulazni uređaji sistem za formiranje slike izlazni uređaji Softver za računarsku grafiku Percepcija svjetlosti i modeli boja

karan
Download Presentation

CAD info radionica

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. CAD info radionica Dr. Samir Lemeš slemes@unze.ba septembar 2010

  2. 1: Osnovnikoncepti • Terminologija • Hardver za računarsku grafiku: • ulazni uređaji • sistem za formiranje slike • izlazni uređaji • Softver za računarsku grafiku • Percepcija svjetlosti i modeli boja • Rasterska i vektorska grafika • Formati grafičkih datoteka

  3. Terminologija • Računarska grafika(Computer graphics) je oblast vizuelnog računarstva koje se bavi svim aspektima kreiranja slike pomoću računara. Obuhvata hardver i softver, kao i njihovu primjenu. • CAD (Computer Aided Design), je računarom podržano projektovanje. • CAM (Computer Aided Manufacturing) je računarom podržana proizvodnja. • CAE (Computer Aided Engineering) obuhvata upotrebu računara u konstruisanju, računarske analize i simulacije

  4. Računarska grafika • Računarska grafika je našla svoju primjenu u mnogim oblastima: • u tehnici, • u konstruiranju (simulacije i modeliranje), • u uredskom poslovanju, • u nauci, • u medicini, • u industriji zabave (računarske igre, računarska animacija, snimanje, obrada i reprodukcija videa, specijalni filmski efekti, obrada slike), • u kontroli kvaliteta u procesnoj industriji.

  5. Osnovni grafički sistem

  6. Računarska grafika • Pojava računarske grafike je vezana za prve aplikacije za simulacije letenja, koje je razvijala američka vojska početkom 1950-ih godina. • Prvi glavni iskorak u računarskoj grafici je napravio Ivan Sutherland 1962. godine, izumom sketchpad-a (uređaja za interakciju čovjeka s računarom), a on je autor mnogih algoritama koji se i danas koriste u računarskoj grafici. • Najčešće podjele računarske grafike su na 2D i 3D grafiku, te na rastersku i vektorsku grafiku.

  7. Računarska grafika • Rasterska grafika je zasnovana na dvodimenzionalnoj mreži piksela. • Slika se prikazuje kao diskretni skup sitnih elemenata slike (Pixel - PICture ELement), a svakom pikselu je pridružen broj, koji predstavlja boju piksela. • Vektorska grafika koristi osnovne geometrijske likove (tačke, pravce, kružnice, lukove, poligone) za prikaz slike. • To omogućuje da se povećanjem slike ne gubi na kvalitetu slike, za razliku od rasterske grafike

  8. Hardver za računarsku grafiku • Ulazni uređaji, sistem za formiranje slike i izlazni uređaji. • Digitalizacija je proces pretvaranja realnih objekata u diskretni set tačaka, pomoću ulaznih uređaja (skeneri, kamere). • Rezultat digitalizacije je rasterska grafika, odnosno matrica piksela. • Svaki piksel je predstavljen brojem, koji predstavlja boju. • Dubina boje se mjeri brojem bita potrebnih za pohranjivanje broja u binarnom obliku.

  9. Hardver za računarsku grafiku • 24-bitna dubina boje koristi 24 bita, odnosno po 8 bita za prikaz tri osnovne boje (crvena, zelena, plava). • U binarnom obliku bi čista crvena boja, 24-bitne dubine bila prikazana kao 11111111.00000000.00000000 (prvih 8 bita predstavlja udio crvene boje, drugih 8 bita udio zelene i posljednjih 8 bita udio plave boje). • Od dubine boje zavisi i broj različitih nijansi koje se mogu prikazati (npr. 24-bitna slika ima oko 16 miliona nijansi, a 8-bitna samo 256 nijansi boje).

  10. Ulazni uređaji - kamera • Kod analognog fotoaparata se kroz sistem leća (objektiv) osvjetljava film (celuloidna traka sa slojem osjetljivim na svjetlost prije hemijske obrade). • Kod digitalnog fotoaparata osvjetljava se senzor. • Senzor se sastoji od velikog broja fotoosjetljivih dioda, koje intenzitet svjetla pretvaraju u električni naboj. • Senzori registruju samo intenzitet svjetla, tako da je rezultat crno-bijela slika.

  11. Ulazni uređaji - kamera • James Clerk Maxwell je 1860 uslikao istu sliku kroz crveni, zeleni i plavi filter, a zatim je tako dobijene crno-bijele slike projektovao kroz iste filtere, čime je dobio kolor sliku. • Na istom principu rade i današnji kolor senzori. • Svaki piksel na senzoru ima filtertako da propušta samo jednu boju.

  12. 3D skeneri i digitalizatori • U posljednje vrijeme za digitalizaciju 3D objekata koriste se uređaji koji mogu snimiti ne samo boju, nego i prostorni oblik objekata. • Za to se koriste mehanički digitalizatori, te optički uređaji kao što su laserski skeneri i 3D skeneri sa projekcijom linija. • Optički uređaji su zasnovani na principu triangulacije; koordinate tačaka u prostoru se izračunavaju iz geometrijskih osobina trougla koji čine položaj izvora svjetlosti, položaj kamere i položaj tačke u prostoru od koje se odbija svjetlost.

  13. 3D skeneri i digitalizatori • Optički 3D skener • Mehanički digitalizator

  14. Sistem za formiranje slike • Pored centralnog procesora (CPU - Central Processing Unit), obrada grafičkih podataka se vrši u posebnom namjenskom mikroprocesoru (GPU - Graphical Processing Unit). • GPU i grafička memorija su obično realizovani kao grafički adapter ili grafička kartica. • Za zahtjevnu 3D računarsku grafiku ne koriste se računari sa grafičkim adapterom integrisanim u osnovnu ploču, jer su takvi adapteri slabih performansi i opterećuju glavni procesor i memoriju.

  15. Sistem za formiranje slike

  16. Sistem za formiranje slike • Glavne komponente: ulazni interfejs, (prema standardu AGP ili PCI-Express), izlazni interfejsi(analogni VGA, digitalni DVI i/ili video izlaz za spajanje sa drugim vrstama video uređaja kao što je TV), video radna memorija (VRAM) i grafički procesor (GPU). • Grafički akceleratori sadrže hardver i softver za bržu obradu složene 3D grafike: proračun sjena, geometrijske transformacije, složene teksture, uklanjanje nevidljivih linija i sl. • Vodeći proizvođači: Nvidiai ATI.

  17. Izlazni uređaji - displeji • Prvi displeji bili su zasnovani na katodnim cijevima (CRT - Catode Ray Tube). • Danas su sve više u upotrebi LCD (LiquidCrystalDisplay) ili plazma displeji. • Plazma displeji sastoje se od velikog broja malih komora ispunjenih gasom (najčešće ksenon i neon) koji se pokreću električnim impulsima i tako proizvode svjetlost. • Ove komore osvjetljavaju određenim intenzitetom crvenu, zelenu i plavu komponentu fosfornih ćelija koje na taj način na ekranu prikazuju određenu boju.

  18. Izlazni uređaji - displeji • LCD displeji posjeduju matricu poluvodiča TFT (Thin Film Transistor) koji napajaju strujom ćelije ispunjene tečnim kristalima, smještene između dva stakla. • Nakon prolaska struje kristali se rotiraju za određeni ugao i na taj način filtriraju bijelo svjetlo koje proizvodi lampa smještena iza ekrana, čime se prikazuju različite boje. • LCD tehnologija omogućava veće rezolucije na manjoj površini. • Plazma displeji imaju bolji kontrast i bolji prikaz boja nego LCD displeji.

  19. Izlazni uređaji - displeji • Uobičajene rezolucije modernih displeja su: • SVGA (800×600 px), • XGA (1024×768 px), • 720p (1280×720 px), • 1080p (1920×1080 px).

  20. Percepcija svjetlosti i modeli boja • Svjetlost je elektromagnetno zračenje. • Frekvencije vidljivog dijela spektra svjetlosti se kreću od 400 do 790 THz. • Frekvencija, odnosno talasna dužina određuje boju, a amplituda određuje intenzitet svjetlosti. • Kad bijela svjetlost osvijetli neku površinu, ona selektivno blokira neke boje a reflektuje (odbija) druge. • Samo reflektovane boje doprinose percepciji boja od strane posmatrača.

  21. Percepcija svjetlosti i modeli boja • Ljudsko oko detektuje spektar kombinacijom fotoreceptora (fotoosjetljivih ćelija). • Oko sadrži tri tipa konusnih ćelija, koje su osjetljive na svjetlosti kratke (plava), srednje (zelena) ili duge (crvena) talasne dužine. • Na osnovu toga definisan je model miješanja boja iz tri komponente. • U zavisnosti od toga da li se radi o izvoru svjetlosti ili o površinama koje reflektuju svjetlost, koriste se dva modela boja za digitalizaciju, aditivni i subtraktivni model.

  22. Percepcija svjetlosti i modeli boja • Aditivni model dodaje svjetlost na tamnu podlogu i koristi se kod izvora svjetla. • Subtraktivni model (koristi se kod štampanja), pigmentima blokira bijelu svjetlost. • Primarne aditivne boje su crvena (Red), zelena (Green) i plava (Blue) i po njima se aditivni model naziva RGB. • Primarne subtraktivne boje su svijetlo plava (Cyan), ljubičasta (Magenta) i žuta (Yellow) i po njima se model naziva CMY. • Miješanjem primarnih komponenti dobiju se sve ostale boje.

  23. Rasterska i vektorska grafika • Rasterska grafika predstavlja grafičke podatke pravougaonom mrežom piksela. • Boja svakog piksela je definisana brojčanim vrijednostima koje predstavljaju udio komponenti korištenog modela boja. • Kvalitet rasterske slike određuje ukupan broj piksela (rezolucija) kao i broj mogućih nijansi za svaki pojedinačni piksel (dubina boje). • Da bi se memorija koristila racionalnije, koriste se različiti algoritmi za kompresiju podataka.

  24. Rasterska i vektorska grafika • Rasterska slika se ne može povećati na veću rezoluciju bez gubitka kvalitete. • Vektorska grafika umjesto piksela za prikaz slike koristi geometrijske objekte, kao što su tačke, linije, krivulje, matematičke funkcije, geometrijski likovi.

  25. Rasterska i vektorska grafika • Rasterska grafika se koristi kod obrade fotografija,a vektorska se koristi kod projektovanja, grafičkog dizajna i izrade tehničke dokumentacije. • Problem kod vektorske grafike je nerealan prikaz objekata iz prirode, jer se pravilni geometrijski likovi u prirodi rijetko sreću. • Zato su razvijeni hibridni formati grafičkih datoteka, koji sadrže istovremeno i rastersku i vektorsku grafiku.

  26. Formati grafičkih datoteka • Za digitalno pohranjivanje slika koriste se standardizirani formati datoteka. • Veličina datoteke se izražava jedinicama kao što su kB (kilobyte), MB (megabyte) i raste s brojem piksela i s dubinom boje. • Digitalne kamere formiraju slike bez kompresije (12 megapiksela, 24-bitna dubina boje: datoteka veličine 36 MB). • Takve slike se pomoću algoritama za kompresiju mogu smanjiti i na 10% originalne veličine. • Algoritmi za kompresiju: bez gubitaka (lossless) i s gubitkom podataka (lossy)

  27. Formati grafičkih datoteka • Formati za pohranjivanje slika se mogu podijeliti u dvije glavne skupine: rasterski i vektorski. • Formati PNG, JPEG i GIF su primjeri rasterskih formata koji se najčešće koriste za prikaz slika na internetu. • TIFF datoteke koriste kompresiju bez gubitka, i zato su preovlađujući format za velike slike. • RAW je sirovi format bez kompresije koji se koristi na digitalnim kamerama. • BMP (Windows bitmap) format Microsoft Windows operativnih sistema.

  28. Formati grafičkih datoteka • Vektorski formati datoteka mogu sadržavati i vektorske i rasterske podatke. • Primjeri standardnih vektorskih formata su CGM (Computer Graphics Metafile), SVG (Scalable Vector Graphics), EPS (Encapsulated PostScript), SWF (Shockwave Flash), PDF (Portable Document Format), WMF/EMF (Windows Metafile/Enhanced Metafile) • Postoje brojni formati koji su nisu univerzalni, nego su vezani za komercijalni softver, kao što su CDR (CorelDraw), DWG (AutoCAD), AI (Adobe Illustrator).

  29. Formati grafičkih datoteka • Za pohranjivanje vektorske 3D grafike koriste se standardni univerzalni formati kao što su IGES (Initial Graphics Exchange Specification), STEP (STandardized Exchange of Product), STL (StereoLiTography), ali i komercijalni formati vezani za softver. • Univerzalni formati obezbjeđuju prenosivost podataka između različitih softvera, ali uz gubitak specifičnih karakteristika, kao što je istorija modeliranja (Part History), materijal, tekstura površine i sl.

  30. Formati grafičkih datoteka

More Related