V ývoj a směřování počítačové grafiky v posledních (45 ?) letech

1. J.Sochor Vývoj a směřování počítačové grafiky v posledních (45 ?) letech Brrr….. no ….

2. První interaktivní grafický systém • Ivan Sutherland, Sketchpad, 1964 Video sketchpad-excerpt3.wmv

3. Matka všech prezentací • 1968 - 9. prosince. Myš je poprvé představena na veřejnosti. Během události, která je často označována jako „Matka všech prezentací", představil Engelbart a jeho 17 kolegů ze SRI 90 minutovou demonstraci pro veřejnost na konferenci Fall Joint Computer Conference v San Franciscu. Kromě myši tento tým dále představil hypertext, objektové adresování, dynamické propojování souborů a spolupráci dvou lidí přes sdílenou obrazovku, kteří komunikovali slovem i obrazem přes síť. • http://sloan.stanford.edu/mousesite/1968Demo.html

4. Cornell In Perspective • Animace ukazující Johnson Art Museum, v kampusu Cornell University. Video sestavené v roce 1971, PŘED postavením budovy. • Donal P.Greenberg – Computer Graphics Program

5. Nové oblasti počítačové grafiky • advanced lightning • subdivision surfaces • point based graphics • volume rendering • collisions • haptics • (GPU & parallel graphics)

6. Budiž světlo …

7. w L (x, ) i i w L (x, ) w d o o i q i w L (x, ) e o x vlastní vyzařování Zobrazovací rovnice (VTIGRE) „vacuum, time-invariant, gray radiance equation” N

8. Rozšířený fyzikální model pro opticky hustá prostředí

9. D LDE 3 LD SE LDSE LE L E S Cesty šíření světla

10. S S L Klasická zobrazovací metoda (1972) stínování s odlesky a vrženými stíny (např. L(D|S)E Phongův model): – jen přímé osvětlení, často se ignoruje výpočet vržených stínů D E

11. Klasická zobrazovací metoda

12. Sledování paprsku (1980)

13. Distribuované sledování paprsku (1984)

14. Radiozitní metoda (1984)

15. Jednoduchá dvoukroková metoda (1985)

16. D S L E S Fotonové mapy (global, caustics)Jensen, 1994 D

17. Zrcadlové a transparentní …

18. Rekurzivně dělené povrchy • zobecnění B-spline povrchů • generují hladké objekty z libovolných řídících sítí v pravidelné části sítě shodné s B-spline povrchem Co je rekurzivní dělení ? • postupné zjemňování řídící sítě přidáváním nových bodů, hran a stěn (dělením původních) • výsledkem je aproximující hladký (limitní) povrch

19. Dělené povrchy • Datově nenáročné řídící sítě bodů, hran, stěn (a objemů) • Rekurzivní aplikací dělicích pravidel vytvářeny „dostatečně“ hladké křivky, pláty, tělesa • GPU friendly ! Příklad: Geri‘s Game

20. Ukázky experimentů s pravidly modifikace pravidel

21. Porovnání několika schémat

22. Aplikace Loop dělení pro vizualizaci Credits: F.Andres, B.Kozlíková,

23. Modelování pomocí deformací

24. Volné deformace Thomas W. Sederberg, Scott R. Parry: Free Form Deformation (FFD), 1986 Aplikace: animace, modelování, zpracování obrazu (Maya, 3D max, Softimage)

25. FFD - Cracken&Joy - ukázky

26. Sweep-based Freeform Deformation

27. Sweep-based Freeform Deformation

28. Implicitnípovrchy f = 0 • Reálná funkcef (x,y,z) • klasifikuje body v prostoru • syntéza obrazu (někdy) • uvnitřf > 0 • vněf < 0 • na povrchuf = 0 • CAGD: uvnitřf < 0, vněf > 0 f < 0 f > 0 f = 0 f > 0 f < 0

29. Distanční povrchy • koule: d(x, bod) – r • cylindr: d(x, přímka) – r • sfylindr: d(x, úsečka) – r • torus: d(x, kružnice) – r • obecný cylindr: d(x, křivka) – r • ofsetový povrch: d(x, povrch) – r d(x,A) = min {||x-y|| : yA

30. Bloby (kapky)

31. Složitější řídící struktury např. kostra z úseček a výpočetně jednodušší potenciálové funkce ...

32. Kolize Než se stádo podařilo zaměstnancům sehnat dohromady, stačil býček vběhnout do jízdní dráhy čtyřiačtyřicetiletému řidiči Seatu Ibiza. Při srážce byl šofér lehce zraněn a rychlá záchranná služba jej převezla do písecké nemocnice. Na autě vznikla škoda za 40 000 korun. Býk se zachoval jako nezodpovědný účastník silničního provozu a z místa nehody utekl. Později byl spolu s celým stádem sehnán dohromady a údajně nebyl nijak vážně zraněn.

33. Dotazy na geometrickou blízkost • Otázky pro dvojici objektů: • Protínají se mezi sebou během pohybu? • Pokud se neprotínají, jak jsou od sebe daleko ? • Pokud se protínají, jaká je hloubka penetrace ?

34. Příklady použití kolize v praxi • Virtuální realita • Simulátory • Počítačové hry • Průmysl • Konstrukce • Vědecké simulace

35. Hierarchie obalových těles • Hierarchie: • každý uzel obsahuje jeden objem, který omezuje množinu trojúhelníků • potomci obsahují objemy, které ohraničují odlišné části (skupiny) trojúhelníků daného rodiče • Listy hierarchie obvykle obsahují individuální trojúhelníky (často však seznam trojúhelníků) • Binární hierarchie obalů:

36. Hierarchie obalových těles

37. Přímá vizualizace objem. dat

38. L R t t1 (x,y,z) t2 Model rozptylu světla osvětlení hustota odrazová funkce paprsek R prochází prostorem skalární funkce proměnných x,y,z

39. Klasifikace • originální datová množina obsahuje hodnoty, které jsou specifické pro danou aplikační oblast (teplota, rychlost, hustota protonů, atd.) • datům musíme přiřadit barvy/průhlednosti, které dají datům určitý význam • řeší se pomocí přenosových funkcí

40. a(f) RGB(f) Přenosové funkce RGB a • Jednoduchý (obvyklý) případ: Mapování datové hodnotyfna barvu a průhlednost f Stínování, kompozice… lidský zub CT

41. Přenosové funkce - výzvy • Dokonalejší rozhraní: • méně matoucí prostor přenosových funkcí • odstranění nadměrné “flexibility” • poskytnutí průvodce • Automatické / poloautomatické generování přenosové funkce • obvykle zvýrazní hranice Gordon Kindlmann

42. A co obyčejné fotografie ?

43. Hloubka a maska pomocí barevného filtru

44. Animace na základě jediného snímku

45. Vykreslování založené na obrazech

46. Jak vykreslit toto ?

47. Tradiční grafika

48. Počítačové vidění

49. Kombinace vidění a grafiky

50. Avšak ... • Vidění selhává