Đồ họa máy tính chương II

Chương – Một số khái niệm Khơng gian màu RGB • Màu có cách trộn ba màu Red, Green, Blue Nhắc lại: phần cấu trúc hoạt động hình CRT • Đặc tả màu: thành phần màu tương ứng với số từ đến giá trị lớn (tùy theo số bit cho điểm ảnh) • Các màu quen thuộc: black = (0, 0, 0) green = (0, 255, 0) yellow = (255, 255, 0) Đồ họa MT - red = (255, 0, 0) blue = (0, 0, 255) white = (255, 255, 255) Khoa CNTT - ĐH B Khơng gian màu RGB (tt.) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Điểm ảnh (Pixel) • Giá trị lớn cho thành phần màu 255 ⇒ dùng bit để đặt tả thành phần ⇒ dùng 24 bit để đặt tả màu cho pixel • Hệ màu RGB sử dụng rộng rãi hệ thống đồ họa Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Kiểu liệu cho điểm ảnh • Xác định tọa độ (x, y) type point = record x, y : real end; Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Thiết lập điểm ảnh • VB: PSet (x, y), color x, y: integer color: QBColor(integer): màu lấy từ bảng màu • Pascal: SetPixel(x, y, color) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Lấy thơng tin điểm ảnh • VB: Point(x, y)  RGB values • Pascal: GetPixel(x, y)  RGB values Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Định dạng file ảnh • Ảnh lưu xuống tập tin định dạng khác nhau: – BMP: liệu lưu trữ trực tiếp khơng biến đổi, giống nhớ – JPG, TIF, …: liệu nén có mát • Useful link: Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Device Independent Bitmap • Định dạng ảnh khơng phụ thuộc vào thiết bị hiển thị định dạng lưu trữ Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Offscreen bitmap • Các liệu chuẩn bị hiển thị thao tác “bộ đệm giả” xuất kết hình Các đệm giả nằm trên: – Bộ nhớ chính, xuất lệnh chép khối nhớ thao tác đệm hiển thị – Bộ đệm khung khơng tích cực (non-active frame buffer), hiển thị lệnh lật (flip) trang (chuyển địa bắt đầu đệm khung tích cực) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 10 Chuỗi đoạn thẳng (polyline) • Chuỗi đoạn thẳng nối tiếp • Lưu trữ chuỗi đoạn thẳng: lưu tập điểm ảnh (đỉnh - vertex), dãy hay danh sách liên kết • Vẽ chuỗi đoạn thẳng: vẽ đoạn thẳng nối đỉnh Đồ họa MT - y Khoa CNTT - ĐH B x 15 Đa giác (polygon) • Bao gồm tập đỉnh (vertex) tập cạnh (edge) • Là chuỗi đoạn thẳng kín (trùng đỉnh đầu đi) • Phân loại: – Lồi: – Lõm: – Chéo: có cặp cạnh cắt • Các tốn: – Xác định loại (lồi, lõm, chéo) – Vẽ – Tơ màu Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 16 Các hình 2D thơng dụng • Hình chữ nhật (rectangle) • Ellipse Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 17 Hình chữ nhật • đỉnh, góc góc vng, cạnh song song với trục • Lưu trữ: giá trị hay đỉnh chéo (thường topleft, right-bottom) • Trường hợp đặc biệt: hình vng (square) • Cấu trúc có sẵn: Rect, ngơn ngữ thơng dụng • Vẽ hình chữ nhật: VB: Line (x1, y1) – (x2, y2), [color], [B][F] Pascal: Rectangle(left, top, right, bottom) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 18 Ellipse • Lưu trữ: tâm bán kính theo chiều x y, hình chữ nhật bao, trục đối xứng ellipse song song với trục tọa độ • Trường hợp đặc biệt: hình tròn (circle) có bán kính • Vẽ ellipse: VB: Circle (x, y), radius, [color], [start], [end], [aspect] aspect: vertical dim./horizontal dim Pascal: Ellipse(left, top, right, bottom) • Vẽ ellipse nhanh dựa phép tính ngun: giải thuật Michener (xem chương 9) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 19 Kí tự (text) • Xác định mã kí tự bảng mã font • Bảng mã: – ASCII: bit – 128 kí tự, 0-40 cho kí tự điều khiển – ASCII mở rộng: bit – 256 kí tự – Unicode: byte – 256 bit • Hai dạng font: – Dạng bitmap: bitmap cho kí tự, bitmap cho kích cở (size) – Dạng truetype: lưu trữ tập lệnh postcript Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 20 Kí tự (tt.) • Tính chất dạng font: – Dạng bitmap: dùng cho ứng dụng đơn giản – Dạng truetype: • Font điều chỉnh nhỏ thêm cho kích thước • Cần chuyển sang dạng bitmap (một cách tự động) dùng • Xuất chuỗi kí tự hình: VB: Print Msg tọa độ CurrentX, CurrentY Pascal: Text(x, y, string) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 21 Hệ thống thực tọa độ thực • Hệ thống thực: bao gồm đối tượng hình học toạ độ thực • Đối tượng hình học: – Biểu diễn mơ hình hình học (geometric model) – Có hành vi riêng • Toạ độ thực (world coordinate system): – Điểm mặt phẳng có tọa độ (x, y) – Đơn vị đo thực tế: mm, m, … Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 22 Thể giới thực máy tính • Chuyển tọa độ thực sang tọa độ tương đối máy tính • Các đối tượng hình học thực biểu diễn đối tượng hình học cung cấp máy tính • Khơng gian hiển thị thời điểm máy tính có hạn ⇒ phần giới thực hiển thị thời điểm Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 23 Phép nhìn (viewing) • Q trình vẽ lại máy tính phần giới thực nhìn thấy, xác định bởi: – Cửa sổ (window): phần giới thực cần vẽ máy tính – Vùng nhìn (viewport): phần hình mà cửa sổ ánh xạ lên Vùng nhìn chiếm tồn hình Hệ tọa độ thực Màn hình High Vùng nhìn Cửa sổ Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Width 24 Đặc tính cửa sổ vùng nhìn • • • • Cửa sổ vùng nhìn hình chữ nhật Kích thước vị trí cửa sổ tùy ý Vùng nhìn phải nằm giới hạn hình Hệ số tỷ lệ chiều ngang chiều dọc cửa sổ vùng nhìn khơng cần phải Hệ tọa độ thực Màn hình High Cửa sổ Vùng nhìn Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Width 25 Hiện thực phép nhìn • Ánh xạ đối tượng từ cửa sổ lên vùng nhìn • Chỉ có phần đối tượng giới thực cửa sổ nhìn thấy ⇒ cần xén (clipping) phần nằm ngồi cửa sổ Xem giải thuật chi tiết chương Window Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 26 Khái niệm cửa sổ hệ điều hành Windows • Mỗi q trình quản lý cửa sổ tích cực (active) thời điểm ⇒ cửa sổ tích cực xem “màn hình” luận lý dùng để hiển thị cho q trình • Thay đổi kích thước cửa sổ tích cực ⇒ kích thước hình luận lý thay đổi theo Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 27 Tọa độ qui chuẩn • Cần hiển thị nhiều hình có kích thước khác nhau: Hệ tọa độ thực Màn hình High Màn hình Cửa sổ Vùng nhìn Vùng nhìn Width • Giảm phụ thuộc vào thiết bị hiển thị • Linh động cho mơi trường nhiều người sử dụng Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 28 Tóm tắt • Khơng gian màu RGB • Các đối tượng cách hiển thị: – – – – Điểm ảnh Ảnh Đoạn thẳng, chuỗi đoạn thẳng, đa giác Các hình 2D bản: hình chữ nhật, hình vng, hình tròn, ellipse • Các hệ thống tọa độ: thực, hình, qui chuẩn Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 29 [...]... Đơn vị đo thực tế: mm, m, … Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 22 Thể hiện thế giới thực trên máy tính • Chuyển tọa độ thực sang tọa độ tương đối trên máy tính • Các đối tượng hình học thực được biểu diễn bằng các đối tượng hình học được cung cấp bởi máy tính • Khơng gian hiển thị tại 1 thời điểm của máy tính có hạn ⇒ chỉ 1 phần của thế giới thực được hiển thị tại 1 thời điểm Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 23... xi − 1 Đồ họa MT - xi Khoa CNTT - ĐH B 13 Quy tắc chọn điểm ảnh xấp xỉ • Định nghĩa sai số: e(Ti) = y* - yi - 1 e(Si) = (yi - 1 + 1) - y* • Nếu x = xa thì y = ya • Nếu xa < x < xb: tính y*, e(Ti), e(Si), rồi xét: Nếu e(Ti) < e(Si) thì chọn Ti, ngược lại chọn Si • Nếu x = xb thì y = yb • Vẽ đoạn thẳng bằng lệnh: • Giải thuật chỉ tính tốn dựa trên số ngun: giải thuật Bresenham (xem chương 9) Đồ họa MT... nhìn (viewing) • Q trình vẽ lại trên máy tính một phần thế giới thực được nhìn thấy, được xác định bởi: – Cửa sổ (window): phần của thế giới thực cần được vẽ trên máy tính – Vùng nhìn (viewport): phần trên màn hình mà cửa sổ được ánh xạ lên Vùng nhìn có thể chiếm tồn bộ màn hình Hệ tọa độ thực Màn hình High Vùng nhìn Cửa sổ Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Width 24 Đặc tính của cửa sổ và vùng nhìn • • •... các đỉnh Đồ họa MT - y 1 Khoa CNTT - ĐH B 1 x 15 Đa giác (polygon) • Bao gồm tập đỉnh (vertex) và tập cạnh (edge) • Là chuỗi đoạn thẳng kín (trùng các đỉnh đầu và đi) • Phân loại: – Lồi: – Lõm: – Chéo: có ít nhất 1 cặp cạnh cắt nhau • Các bài tốn: – Xác định loại (lồi, lõm, chéo) – Vẽ – Tơ màu Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 16 Các hình 2D thơng dụng • Hình chữ nhật (rectangle) • Ellipse Đồ họa MT - Khoa... dim./horizontal dim Pascal: Ellipse(left, top, right, bottom) • Vẽ ellipse nhanh dựa trên phép tính ngun: giải thuật Michener (xem chương 9) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 19 Kí tự (text) • Xác định bởi mã kí tự trên bảng mã và font • Bảng mã: – ASCII: 7 bit – 128 kí tự, 0-40 cho các kí tự điều khiển – ASCII mở rộng: 8 bit – 256 kí tự – Unicode: 2 byte – 256 bit • Hai dạng font: – Dạng bitmap: mỗi bitmap... bởi tập lệnh postcript Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 20 Kí tự (tt.) • Tính chất các dạng font: – Dạng bitmap: dùng cho các ứng dụng đơn giản – Dạng truetype: • Font được điều chỉnh nhỏ thêm cho từng kích thước • Cần được chuyển sang dạng bitmap (một cách tự động) khi dùng • Xuất 1 chuỗi kí tự ra màn hình: VB: Print Msg tại tọa độ CurrentX, CurrentY Pascal: Text(x, y, string) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH... phải bằng nhau Hệ tọa độ thực Màn hình High Cửa sổ Vùng nhìn Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Width 25 Hiện thực phép nhìn • Ánh xạ các đối tượng từ cửa sổ lên vùng nhìn • Chỉ có một phần của đối tượng trong thế giới thực trong cửa sổ mới nhìn thấy ⇒ cần xén (clipping) đi các phần nằm ngồi cửa sổ Xem các giải thuật chi tiết ở chương 4 Window Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 26 Khái niệm cửa sổ trong hệ điều... Đoạn thẳng • Chuỗi đoạn thẳng (polyline) • Đa giác (polygon) • Kí tự (text) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 11 Đoạn thẳng • Xác định bởi 2 điểm đầu là 2 điểm ảnh (xa , ya) và (xb , yb), với các toạ độ là đều là số ngun • Biểu diễn tường minh của đường thẳng: y = m(x – xa) + ya • Hệ số góc: m = ∆y / ∆x với ∆y = yb – ya ∆x = xb – xa Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 12 Biểu diễn đoạn thẳng trên màn hình • Xác định... thước cửa sổ tích cực ⇒ kích thước màn hình luận lý thay đổi theo Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 27 Tọa độ qui chuẩn • Cần hiển thị trên nhiều màn hình có kích thước khác nhau: Hệ tọa độ thực Màn hình High 1 Màn hình Cửa sổ Vùng nhìn 0 Vùng nhìn 1 Width • Giảm phụ thuộc vào thiết bị hiển thị • Linh động hơn cho mơi trường nhiều người sử dụng Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 28 Tóm tắt • Khơng gian màu RGB • Các... Trường hợp đặc biệt: hình vng (square) • Cấu trúc có sẵn: Rect, trong các ngơn ngữ thơng dụng • Vẽ hình chữ nhật: VB: Line (x1, y1) – (x2, y2), [color], [B][F] Pascal: Rectangle(left, top, right, bottom) Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 18 Ellipse • Lưu trữ: tâm và 2 bán kính theo 2 chiều x và y, hoặc hình chữ nhật bao, trục đối xứng của ellipse song song với trục tọa độ • Trường hợp đặc biệt: hình tròn (circle) ... mm, m, … Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 22 Thể giới thực máy tính • Chuyển tọa độ thực sang tọa độ tương đối máy tính • Các đối tượng hình học thực biểu diễn đối tượng hình học cung cấp máy tính •... màu RGB sử dụng rộng rãi hệ thống đồ họa Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Kiểu liệu cho điểm ảnh • Xác định tọa độ (x, y) type point = record x, y : real end; Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B Thiết lập... tính • Khơng gian hiển thị thời điểm máy tính có hạn ⇒ phần giới thực hiển thị thời điểm Đồ họa MT - Khoa CNTT - ĐH B 23 Phép nhìn (viewing) • Q trình vẽ lại máy tính phần giới thực nhìn thấy, xác