Grafika komputerowa

Grafika komputerowa Wykład I Konstanty Kalicki uriel@pjwstk.edu.pl

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 (380-700nm) 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

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

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

Grafika komputerowa