Chapter 7

Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính ĐỒ HỌA MÁY TÍNH CHƯƠNG 7: PHÉP NHÌN TRONG KHƠNG GIAN CHIỀU NỘI DUNG TRÌNH BÀY  Ơn tập camera  Xây dựng camera chương trình  Hình chiếu phối cảnh  Hình chiếu phối cảnh điểm  Hình chiếu phối cảnh đoạn thẳng  Độ sâu giả  Sử dụng tọa độ đồng  Ý nghĩa hình học phép biến đổi phối cảnh  Thể tích nhìn chuẩn  Cắt xén với thể tích nhìn Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide GIỚI THIỆU  Xây dựng điều khiển camera tạo hình chiếu phối cảnh  Điều khiển vị trí hướng camera  Điều khiển thể tích nhìn camera  Cắt xén với thể tích nhìn camera Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide ƠN TẬP VỀ CAMERA  Thể tích nhìn: phần hình chóp có đỉnh mắt nhìn  Các thành phần: mắt nhìn, góc nhìn (tính độ), mặt phẳng gần, mặt phẳng xa, mặt phẳng nhìn (thường mặt phẳng gần) Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide ÔN TẬP VỀ CAMERA  Thiết lập thể tích nhìn: hình dạng thể tích nhìn chứa ma trận phép chiếu glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(viewAngle, aspecRatio, N, F); Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide ƠN TẬP VỀ CAMERA  Định vị trí định hướng cho camera glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); gluLookAt(eye.x,eye.y,eye.z,look.x,look.y,look.z, up.x,u p.y,up.z); Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide ÔN TẬP VỀ CAMERA  Định vị trí định hướng cho camera Khi điều chỉnh hướng camera người ta thường dùng thuật ngữ ngành hàng không: pitch, roll, yaw a) pitch b) roll v n a ) c) yaw u u v u b ) v n u c ) v u n Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide ÔN TẬP VỀ CAMERA  Chức gluLookAt(): từ eye, look, up  u, v, n n song song với eye – look u, v vng góc với n up hướng camera u phía bên camera n = eye – look u = up×n, v = n×u v up up n eye look u eye Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT look Slide ÔN TẬP VỀ CAMERA  Ma trận mơ hình-phép nhìn tích V M  ux u y uz d x    (dx, dy, dz) = (-eye • u, -eye • v, -eye • n)  vx v y vz d y  V = nx n y nz d z    0 0 1 v   n  eyex         eye y    V =   eyez       1      ux        uy  0 V  =   uz       0     u ey e V y z Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT x Slide XÂY DỰNG CAMERA TRONG CT class Camera { private: Point3 eye; Vector3 u, v, n; double viewAngle, aspect, nearDist, farDist; void setModelViewMatrix(); public: Camera(); void set(Point3 Eye, Point3 look, Vector3 up); void roll(float angle); void pitch(loat angle); void yaw(float angle); void slide(float delU, float delV, float delN); void setShape(float vAng,float asp,float nearD,float farD); }; Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide 10 HÌNH CHIẾU PHỐI CẢNH CỦA ĐT  Đường thẳng chạy phía sau mắt nhìn  Bất hợp lý quan sát đt dài song song Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide 20 ĐỘ SÂU GIẢ  Phép chiếu phối cảnh làm thông tin độ sâu  Tốn tg tính độ sâu theo cơng thức P + P + P x y z  Vì Pz âm điểm xa  dùng Pz tính độ sâu Py aPz + b   Px  ( x*, y*, z *) =  N ,N , − Pz − Pz   − Pz Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide 21 ĐỘ SÂU GIẢ  a b chọn cho độ sâu giả nằm [-1, 1] – chọn z* = -1 Pz = - N – chọn z* = Pz = - F F+N − FN a=− ,b = F−N F−N Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide 22 SỬ DỤNG TỌA ĐỘ ĐỒNG NHẤT  Biểu diễn tọa độ đồng P = (Px, Py, Pz) P = (Px, Py, Pz, 1) vector v = (vx, vy, vz) v = (vx, vy, vz, 0)  Mở rộng cách biểu diễn đồng P = (wPx, wPy, wPz, w), cách điểm nằm tia, điểm vơ có w=0  (3, 6, 2, 3) tọa độ thông thường (1, 2, 2/3)  Cách chuyển đổi: – thông thường  đồng (thêm 1) – đồng  thông thường (chia cho thành phần tọa độ thứ bỏ thành phần tọa độ thứ 4) Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide 23 SỬ DỤNG TỌA ĐỘ ĐỒNG NHẤT  Nhân với phép biến đổi affine 2 −1   0  0  wPx   wQx       wPy   wQ y  =    − wPz wQz       w   w   Nhân với ma trận chiếu (phép biến đổi phối cảnh) N  0 0  0 N 0 0 a −1  wPx   wNPx       wPy   wNPy  =    w( aPz + b)  b wPz      w   − wPz  Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide 24 SỬ DỤNG TỌA ĐỘ ĐỒNG NHẤT  Phép chia phối cảnh Py aPz + b   Px  N  ,N , − Pz − Pz   − Pz  Phép biến đổi phối cảnh Py aPz + b   Px  ( Px , Py , Pz ) →  N , N , − Pz − Pz   − Pz  Phép chiếu trực giao Py aPz + b   Px  N  → ,N ,  − Pz − Pz − Pz  Py   Px  N ,N ,0   − Pz − Pz  (phép chiếu phối cảnh) = (phép biến đổi phối cảnh) + (phép chiếu trực giao) Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide 25 ... v.z; m[13] = -eVec.dot(v); m[2] = n.x ; m[6] = n.y; m[10] = n.z; m[14] = -eVec.dot(n); m[3] = ; m [7] = ; m[11] = ; m[15] = 1.0; glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadMatrixf(m); } void Camera :: set(Point3...  ( x*, y*) =  N ,N − Pz   − Pz Faculty of Computer Science and Engineering - HCMUT Slide 17 HÌNH CHIẾU PHỐI CẢNH CỦA ĐT  Phép chiếu đường thẳng song song - đt qua A = (Ax, Ay, Az) có hướng