Giáo trình Đồ họa máy tính - Chương 1: Giới thiệu về đồ họa máy tính

pdf

11 trang huongle 2120

Download

Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Đồ họa máy tính - Chương 1: Giới thiệu về đồ họa máy tính", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_do_hoa_may_tinh_chuong_1_gioi_thieu_ve_do_hoa_may.pdf

Nội dung text: Giáo trình Đồ họa máy tính - Chương 1: Giới thiệu về đồ họa máy tính

4/2/2012 a Nh p môn HMT – L ng Chi Mai – 2000. Giáo trình HMT – D ng Anh c – Lê ình Huy – HKHTN – TPHCM - 1996. ho máy tính - ng Vn c – VCNTTQG K thu t ho - Lê tn Hùng – Hu nh Quy t a Th ng – NXB&KHKT HN - 2000. Donald Hearn and M. Pauline Baker (1986). Computer Graphics , Prentice-Hall, Inc. USA. Huydq@hpu.edu.vn ơ Ch ng 1: Gi i thi u v HMT. Ch ng 2: Các i t ng ha c s. 1.1. Gi i thi u v ha máy tính. Ch ng 3: Các thu t toán tô màu. 1.2. Các thi t b hi n th ho . Ch ng 4: ha Hai chi u. 1.3. H th ng ho trên PC. Ch ng 5: ha Ba chi u. ơ ơ 1.1. Gi i thi u. 1.1. Gi i thi u. Th nào là ho ? Cùng vi s phát tri n ca máy tính luôn có Thi t k và cài t các th tc v và tô s phát tri n ca ho . ng (th ng, tròn, elip, cong, ). HMT là tt c nh ng gì liên quan n s dng máy tính phát sinh hình nh: to, lu tr , thao tác các mô hình và các nh. 1
4/2/2012 ơ ơ 1.1. Gi i thi u: Nh vy HMT bao gm: 1.1. Gi i thi u: Thi t k ph n cng nh thi t b hi n th . Thi t k và cài t: Ph n cng? Các thu t toán phát sinh các ng. ha máy tính mang li nhi u s ti n li Các ph n mm cho ng i s dng. cho ng i dùng. Ch ng trình ng dng to nh bng máy tính. -> ng dng: ơ ơ *) Mt s ng dng c bn: *) Mt s ng dng c bn: 1 - H tr thi t k: CAD. 2 - Bi u di n thông tin: ơ ơ *) Mt s ng dng c bn: 3 - Gi i trí, ngh thu t: Paint, photoshop, 3D *) Mt s ng dng c bn: Studio, 3 - Gi i trí, ngh thu t: 2
4/2/2012 ơ ơ *) Mt s ng dng c bn: *) Mt s ng dng c bn: 4 – Giáo dc và ào to: 5 – Giao ti p gi a máy tính và ng i dùng: Giao di n ha. Giao ti p - d dàng làm vi c vi nhi u ca s và nhi u dng vn bn ơ ơ *) Tng quan v mt h ha: *) Mt s th tc v và tô ng: Bao gm: Ph n cng và Ph n mm. Thu t toán v ng th ng: DDA, Bresenham Thu t toán v ng tròn: MidPoint, Bresenham, Thu t toán v Elip: Bresenham, V ng cong, a giác, Thu t toán tô màu: FloodFill, Scan Conversion ơ ơ *) Mt s th tc v và tô ng: *) Mt s th tc v và tô ng: Thu t toán v ng th ng: Thu t toán v ng th ng: Bresenham DDA: Là thu t toán tính toán các im v dc Xét du im quy t nh im k ti p và s theo ng th ng da vào h s góc ca PT dng công th c truy hi. y=ax+b. 3
4/2/2012 ơ ơ *) Mt s th tc v và tô ng: *) Mt s th tc v và tô ng: Thu t toán v ng tròn: Thu t toán v ng tròn: Bresenham MidPoint: ch n trung im v và xác nh T ng t v ng th ng, các v trí ng vi im ti p theo. các to nguyên nm trên ng tròn có th tính c bng cách xác nh 1 trong 2 pixel gn nh t vi ng tròn. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1) Màn hình: Tia âm cc – CRT – cathode ray 1) Màn hình: T s ph ng là t s các im tube. dc và ngang cn phát sinh các on th ng có dài n v theo c hai h ng trên màn hình. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . Làm t i màn hình: Quét ng u nhiên và Raster. Quét ng u nhiên : tia in t c iu khi n sao cho ch h ng ti ph n màn hình có v nh, màn hình lo i này có th v ngay on th ng -> nên gi là màn hình vect . 4
4/2/2012 ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . Qu ét Raster (D ng màn hình im): Trong Mi im ó gi là Pixel. h th ng này, chùm tia in t s quét Tia in t quét mi ni trên màn hình, ngang qua màn hình, mi ln mt dòng và c ng dòng in t (on/off) phù hp vi quét tu n t. Các im sáng trên màn hình nh v. Hình nh c to t các tp im ph thu c vào c ng tia in t nó là c t nh màn hình. s to ra hình nh trên màn hình. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . H màn hình quét Raster có kh nng nh a) Màn hình màu: dùng t hp ph tpho ph n tp giá tr c ng cho toàn b các im x ánh sáng màu khác nhau: Th m tia màn hình (r TV, Printer, ). (beam penetration) - Lc bóng (shadow Tng tc : Quét dòng l, sau quét dòng mask). ch n. Th m tia: màu quét ng u nhiên, hai lp Tn s làm t i: 30-60 nh/sec. (Red_Green) ph trên màn hình, màu ph thu c th m tia. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . a) Màn hình màu: a) Màn hình màu: Lc bóng: hay c c s dng trong h th ng Raster. Màn hình này dùng 3 súng in t i qua mt n l, kích ho t tam giác im làm xu t hi n im màu nh . Các im ph tpho ch tác ng 1 màu. Các màu có c nh t hp 3 màu. S màu ph thu c vào mc tia in t. 5
4/2/2012 ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . a) Màn hình màu: Ưu và nh c ca màn hình CRT. Trong màn hình màu ng i ta dùng bng phân gi i, sáng, t ng ph n cao. tra LUT.(R G B) Hi n th nhi u màu, màu sc t nhiên, góc quan sát rng. Làm t i màn hình: 60-80 frame/s ho c dùng Hz. Tr ng l ng nng, tn nhiên li u. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . b) Màn hình tinh th lng: Các phân t tinh th lng sp xp song song theo rãnh, khi các ph n t ti p xúc b mt có rãnh theo h ng nh t nh thì các phân t này s xp hàng song song theo rãnh. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . b) Màn hình tinh th lng: Ánh sáng i qua các nguyên th tinh th lng theo h ng các phân t ã sp xp. Khi các phân t xo n thì ánh sáng cng b xo n. Khi có in áp ánh sáng xo n li truy n th ng. 6
4/2/2012 ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . Ng n ánh sáng bng hai b lc phân cc. Khi cho in áp vào t hp hai b lc phân cc và tinh th lng xo n -> màn hình LCD xu t hi n. Ánh sáng i qua hai b lc phân cc c sp xp theo ph ng tr c phân cc. Ánh sáng b ch n khi hai b lc phân cc c sp t theo ph ng tr c phân cc. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . Ưu nh c ca màn hình LCD. c) Màn hình Plasma: c hình thành t các LCD mng, nh , d dàng gn t ng. Có th khí neon gi a các tm kính. Dãy các cc ch nh phân gi i d dàng. in theo chi u ngang và chi u dc to Tiêu th nng l ng ít thành các im trong neon, to các im Nh c là nhoè hình khi hi n th nh ng, góc riêng bi t ta tách khí thành các bt. nhìn và kh nng tái hi n gam màu ti. Giá thành cao. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . c) Màn hình Plasma: công ngh Plasma c) Màn hình Plasma: Ưu và nh c ca Plasma: Kh nng tái to các mc ca di màu xám en -> hi n th các nh ti. Cho hình nh trung th c hn nhi u góc nhìn. Góc quan sát rng, phù hp vi màn hình rng và ánh sáng rõ hn. 7
4/2/2012 ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . c) Màn hình Plasma: 2) Máy in: Có hai lo i chính (Máy in va ch m – Ưu và nh c ca Plasma: impact và máy in không va ch m - Nh c - hi u ng ca s màn hình tc là nhìn nonimpact). th y c l i kho ng không m gi a các im Máy in va ch m. nh. Máy in không va ch m. t ti n, kích th c pixel khá ln. Ph tpho b yu dn, ánh sáng yu, tn nhi u nng l ng. ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . 2) Máy in: Máy in lerser 2) Máy in: Máy in kim ơ ơ 1.2. Các thi t b hi n th ho . 1.2. Các thi t b hi n th ho . 3) Máy v: 3) Máy v: Dùng v ng, thông th ng ta th y máy v s dng bút mc, nh ng hi n nay máy v còn s dng các công ngh khác nh : tia laser, phun mc, tnh in, 8
4/2/2012 ơ ơ 1.3. H th ng ho trên PC. 1.3. H th ng ho trên PC. 1) Các lo i Card màn hình: 1) Các lo i Card màn hình: Màn hình EGA (Enhanced Graphics Màn hình EGA (Enhanced Graphics Adapter): Adapter): IBM EGA – 1985: kh nng hi n th t 16màu Các Pixel không vuông. ng th i 64màu, phân gi i 640x350. Giá r -> là chu n ca nh ng nm tr c ây. Lp trình viên không thâm nh p c các thanh ghi ca chúng. Giá r -> là chu n ca nh ng nm tr c ây. ơ ơ 1.3. H th ng ho trên PC. 1.3. H th ng ho trên PC. 1) Các lo i Card màn hình: 1) Các lo i Card màn hình: Màn hình VGA(Video Graphics Array): Màn hình VGA (Video Graphics Array): 1987 - chu n ho c dùng nhi u nh t, ph n VGA s dng DAC - Digital to Analog Converter mm nhi u và rng rãi. 6bit phát tín hi u Video RGB s vi kh nng Hi n th phân gi i 640x480 (v i 16màu/pixel) hi n th 256 màu. ho c 320x200 (256màu/p). Khó lp trình trên VGA tn dng ht kh nng 1990-hu ht PC u có VGA thích hp. ca chúng cn ph i có Bios m rng và nhi u kho ng tr ng cho Font. ơ ơ 1.3. H th ng ho trên PC. 1.3. H th ng ho trên PC. 1) Các lo i Card màn hình: 1) Các lo i Card màn hình: Super VGA: Cu i nm 1987, cho hi n th 800x600 vi 256 màu. IBM 8514/A nh ng cho kh nng hi n th ti 1024x768 và có x lý trên v. 9
4/2/2012 ơ ơ 1.3. H th ng ho trên PC. 1.3. H th ng ho trên PC. 1) Các lo i Card màn hình: 1) Các lo i Card màn hình: Hi p hi chu n hoá màn hình: Tng tc màn hình: (VESA – Video Electronics Standart Association) Mu n có x lý trên v x lý nh, hình nh chuy n VESA có nhi m v a ra chu n SVGA (1989- ng, t ph n ho c s: v ng, hình 1991), bao gm nh ngh a 8 li gi ng t INT tròn, 10h, ch c nng 4FH và ch c nng này gi là IBM 8514/A, TMS34010 – TMS34020 ca Texas, ph n m rng VESA Bios. HD 63484 ca Hitachi, S386C298, CL-GD5426, ơ ơ 1.3. H th ng ho trên PC. 1.3. H th ng ho trên PC. 2) Ki n trúc v iu khi n màn hình: 2) Ki n trúc v iu khi n màn hình: V màn hình ch a: chíp, b nh và bios. Video chip: là ph n cng chuy n i nh thành tín hi u màn hình. Ph n cng: DAC, b nh . Bios qu n lý thông tin gi a CPU, chip video và b nh thông qua Bus. ơ ơ 1.3. H th ng ho trên PC. 1.3. H th ng ho trên PC. 2) Ki n trúc v iu khi n màn hình: 2) Ki n trúc v iu khi n màn hình: Cu trúc ca b nh : Ch 16 màu: dùng 4bit. Có th là 2 ho c 4Mb. EGA 16 màu: dùng 6bit. VD: TrueColor: cn kho ng 2.3Mb. VGA 256 màu: dùng b chuy n i DAC phát tín hi u R G B. SVGA 16 màu và v t quá 800x600 thì s dng chuy n bng nh . VGA và SVGA 256 màu: dùng 8 bit. 10
4/2/2012 ơ ơ 1.3. H th ng ho trên PC. 1.3. H th ng ho trên PC. 3) Thi t k h th ng ha. 3) Thi t k h th ng ha. Trình iu khi n (driver) mc th p ph thu c vào ph n cng, ch màn hình. (pixel, rectangle, line, ). Lõi ha (kernel) c lp, ch a các trình s cp còn li là các th tc và cu trúc d li u. ơ ơ 1.3. H th ng ho trên PC. 1.3. H th ng ho trên PC. 3) Thi t k h th ng ha: Cu trúc h th ng. 3) Thi t k h th ng ha. Các th tc: graphinit, switchmode, closegraph - cho ch video khác nhau. Hàm graphimit ki m tra ph n cng. Hàm switchmode chuy n ch màn hình sang ch ph n cng h tr . Hàm closegraph óng h th ng tr v ban u. 11