Bài giảng Công nghệ đồ họa và hiện thực ảo - Bài 1: Kỹ thuật đồ họa và hiện thực ảo cung cấp cho người học các kiến thức: Sơ lược lịch sử, phân loại, các khái niệm cơ bản. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Bài KỸ THUẬT ĐỒ HỌA VÀ HIỆN THỰC ẢO Trịnh Thành Trung trungtt@soict.hust.edu.vn NỘI DUNG Sơ lược lịch sử Phân loại Các khái niệm - SƠ LƯỢC LỊCH SỬ - Sơ lược lịch sử •1960 William Fetter (Thuật ngữ kỹ thuật đồ hoạ máy tính (Computer Graphics) •1960 - SAGE (Semi-Automatic Ground Environment System) Bút sáng •1960-1963 Dự án Sketchpad MIT •1963 Ivan shutherland (hội nghị Fall Joint Computer - lần khả tạo mới, hiển thị thay đổi thực thời gian thực CRT) •Wireframe graphics •Display Processors •Luận văn tiến sỹ Ivan Sutherland MIT – Vấn đề tương tác người máy – Loop • Hiển thị • Người dùng sử dụng bút ánh sáng • Máy tính hiển thị hình ảnh – Sutherland tạo nhiều thuật tốn cho CG Sơ lược lịch sử •1966 Ralph Baer tạo sản phẩm thương mại hướng người sử dụng – Odyssey Pinball •1967 GE đưa hệ thống mơ bay hình hiển thị màu cho NASA Sơ lược lịch sử •Raster Graphics •Bắt đầu cung cấp tiêu chuẩn đồ họa – IFIPS • GKS: European – 2D, trở thành tiêu chuẩn ISO • Core: North American – 3D, nhiên khơng trở thành tiêu chuẩn ISO •Michael Crichton’s “West World” với đồ họa 2D (1973) Lần máy tính sử dụng để mơ hình ảnh Sơ lược lịch sử 1974 • Intel phát triển xử lý 8080 1975 • Bill Gates sáng lập Microsoft 1976 • Steve Jobs Steve Wozniak sáng lập Apple 1977 • Viện Hàn Lâm Điện Ảnh Khoa Học đưa hạng mục Hiệu ứng Hình ảnh cho Oscar Sơ lược lịch sử • • • • 1977 Star Wars dành giải Oscar Hiệu ứng hình ảnh 1978 Superman 1979 Alien 1980 The Empire Strikes Back Sơ lược lịch sử • CG: 1980-1990 – Các thiết bị phần cứng dành riêng cho đồ họa • Silicon Graphics geometry engine –VLSI xây dựng graphics pipeline – Các tiêu chuẩn cơng nghiệp • PHIGS • RenderMan – Networked graphics: X Window System – Tương tác Người - Máy (HCI) Sơ lược lịch sử •1983 •1984 •Quảng cáo 3D Coca Cola •PIXAR đời 10 Phân loại theo chức • Kỹ thuật xử lý ảnh (COMPUTER IMAGING) • Kỹ thuật nhận dạng (Computer Vision techniques attempt to provide meaning to computer) images • Kỹ thuật tổng hợp ảnh (Computer Graphics) • Geometry modelling 17 Các ứng dụng tiêu biểu • Xây dựng giao diện người dùng (User Interface) • Tạo biểu đồ thương mại, khoa học, kỹ thuật, minh họa • Tự động hố văn phòng chế điện tử • Thiết kế với trợ giúp máy tính (CAD_CAM) • Lĩnh vực giải trí, nghệ thuật mơ • Lĩnh vực đồ (Cartography) GIS 18 19 20 Phim hoạt hình Square: Final Fantasy 21 Computer Aided Design (CAD) 22 23 Trò chơi 24 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN - Kỹ thuật đồ họa vi tính • Định nghĩa (ISO) Là phương pháp công nghệ để chuyển đổi liệu đến từ thiết bị đồ họa sử dụng máy tính • Computer Graphics (Kỹ thuật đồ hoạ máy tính) lĩnh vực Cơng nghệ thơng tin mà nghiên cứu, xây dựng tập hợp cơng cụ (mơ hình lý thuyết phần mềm) khác để: Kiến tạo, lưu trữ, xử lý mơ hình (model) hình ảnh (image) đối tượng • Interactive Computer Graphics: Người sử dụng điều khiển nội dung, cấu trúc hình ảnh đối tượng thơng qua phản hồi hình ảnh tức 26 Kỹ thuật đồ hoạ điểm (sample based-graphics) • Các mơ hình, hình ảnh đối tượng hiển thị thông qua pixel (từng mẫu rời rạc) • Đặc điểm: – Có thể thay đổi thuộc tính – Xố pixel mơ hình hình ảnh đối tượng – Các mơ hình hình ảnh hiển thị lưới điểm (grid) pixel rời rạc, – Từng pixel có vị trí xác định, hiển thị với giá trị rời rạc (số nguyên) thông số hiển thị (màu sắc độ sáng) – Tập hợp tất pixel grid cho mơ hình, hình ảnh đối tượng mà muốn hiển thị 27 Bitmap Pascal / C program SRGP library positions X Window System lines,areas, graphics algorithms colour Graphics hardware Image image formats, compression, transfer 28 Kỹ thuật đồ hoạ vector • Mơ hình hình học (geometrical model) cho mơ hình hình ảnh đối tượng • Xác định thuộc tính mơ hình hình học này, • Q trình tơ trát (rendering) để hiển thị điểm mơ hình, hình ảnh thực đối tượng • Vector = geometrical model + rendering Graphical Model Rendering Parameters Rendering Output Device 29 VÍ DỤ VỀ HÌNH ẢNH ĐỒ HOẠ VECTOR - 30 Raster and vector graphics • Raster – Hình ảnh mơ hình vật thể biểu diễn tập hợp điểm grid – Thay đổi thuộc tính pixel => thay đổi phần vùng hình ảnh – Copy pixel từ hình ảnh sang hình ảnh khác • Vector – Khơng thay đổi thuộc tính điểm trực tiếp – Xử lý với thành phần hình học sở thực q trình tơ trát hiển thị lại – Quan sát hình ảnh mơ hình hình ảnh vật nhiều góc độ khác cách thay đổi điểm nhìn góc nhìn 31 ... niệm - SƠ LƯỢC LỊCH SỬ - Sơ lược lịch sử 19 60 William Fetter (Thuật ngữ kỹ thuật đồ hoạ máy tính (Computer Graphics) 19 60 - SAGE (Semi-Automatic Ground Environment System) Bút sáng 19 60 -1 9 63... • • • 19 77 Star Wars dành giải Oscar Hiệu ứng hình ảnh 19 78 Superman 19 79 Alien 19 80 The Empire Strikes Back Sơ lược lịch sử • CG: 19 80 -1 9 90 – Các thiết bị phần cứng dành riêng cho đồ họa • Silicon... 200 0-0 3 • Photorealism • Card đồ họa cho máy tính chiếm lĩnh thị trường – Nvidia, ATI, 3DLabs • CGraphics trở thành công cụ cho công nghiệp sản xuất phim: Maya, Lightwave 12 Sơ lược lịch sử 19 95