Bài giảng Đồ họa máy tính: Các đối tượng đồ họa cơ sở - TS. Đào Nam Anh

Bài giảng Đồ họa máy tính: Các đối tượng đồ họa cơ sở cung cấp cho người học các kiến thức về các đối tượng đồ họa cơ sở, các thuật toán vẽ đường, các thuật toán tô màu. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Computer Graphics ĐỒ HỌA MÁY TÍNH CÁC ĐỐI TƯỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ Ts Đào Nam Anh Computer Graphics NỘI DUNG I CÁC ĐỐI TƢỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ II CÁC THUẬT TOÁN VẼ ĐƢỜNG III.CÁC THUẬT TOÁN TÔ MÀU Trang đầu Computer Graphics Tham khảo Francis S Hill Computer Graphics Macmillan Publishing Company, NewYork, 1990, 754 tr James D.Foley, Andries Van Dam, Feiner, John Hughes Introduction to Computer Graphics Addision Wesley, NewYork, 1995, 559 tr James D.Foley, Andries Van Dam, Feiner, John Hughes Computer Graphics - Principle and Practice Addision Wesley, NewYork, 1996, 1175 tr Dƣơng Anh Đức, Lê Đình Duy Giáo trình Đồ họa máy tính Khoa Cơng nghệ thơng tin, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên (lƣu hành nội bộ), 1996, 237 tr Hoàng Kiếm, Dƣơng Anh Đức, Lê Đình Duy, Vũ Hải Quân Giáo trình Cơ sở Đồ họa Máy Tính, NXB Giáo dục, 2000 Donald Hearn, M.Pauline Baker Computer Graphics, C version Prentice Hall International Inc, Upper Saddle River, New Jersey, 1997, 652tr Trang đầu CÁC ĐỐI TƢỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ Computer Graphics     Bất kì ảnh mơ tả giới thực đƣợc cấu trúc từ tập đối tƣợng đơn giản Ví dụ ảnh thể trí phịng đƣợc cấu trúc từ đối tƣợng nhƣ cảnh, tủ kính, bàn ghế, tƣờng, ánh sáng đèn Với ảnh đồ họa phát sinh máy tính, hình dạng màu sắc đối tƣợng đƣợc mô tả riêng biệt hai cách: dãy pixel tƣơng ứng tập đối tƣợng hình học sở nhƣ đoạn thẳng hay vùng tơ đa giác, … Sau đó, ảnh đƣợc hiển thị cách nạp pixel vào vùng đệm khung Ví dụ: Xem ảnh cánh tay robot đƣợc cấu tạo từ đối tƣợng đồ họa sở Trang đầu Computer Graphics   CÁC ĐỐI TƢỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ scan-converting Với ảnh đƣợc mơ tả đối tƣợng hình học sở, cần phải có q trình chuyển đối tƣợng dạng ma trận pixel trƣớc Quá trình cịn đƣợc gọi q trình chuyển đổi dịng qt (scanconverting) Bất kì cơng cụ lập trình đồ họa phải cung cấp hàm để mô tả ảnh dƣới dạng đối tƣợng hình học sở hay gọi đối tƣợng đồ họa sở (output primitives) hàm cho phép kết hợp tập đối tƣợng sở để tạo thành đối tƣợng có cấu trúc phức tạp Trang đầu Computer Graphics CÁC ĐỐI TƢỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ scan-converting   Mỗi đối tƣợng đồ họa sở đƣợc mô tả thông qua liệu tọa độ thuộc tính nó, thông tin cho biết kiểu cách mà đối tƣợng đƣợc hiển thị Đối tƣợng đồ họa sở đơn giản điểm đoạn thẳng, ngồi cịn có đƣờng tròn, đƣờng conics, mặt bậc hai, mặt đƣờng splines, vùng tô đa giác, chuỗi kí tự, … đƣợc xem đối tƣợng đồ họa sở để giúp xây dựng ảnh phức tạp Trang đầu Computer Graphics CÁC ĐỐI TƢỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ đối tƣợng đồ họa sở Trang đầu Computer Graphics CÁC ĐỐI TƢỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ đối tƣợng đồ họa sở Các thuật tốn thực q trình chuyển đổi đối tƣợng đồ họa sở đƣợc mô tả hệ tọa độ thực dãy pixel có tọa độ nguyên thiết bị hiển thị Có hai yêu cầu đặt cho thuật tốn:  Đối tƣợng đƣợc mơ tả hệ tọa độ thực đối tƣợng liên tục, đối tƣợng hệ tọa độ thiết bị đối tƣợng rời rạc, chất q trình chuyển đổi rời rạc hóa nguyên hóa đối tƣợng cho xác định điểm nguyên xấp xỉ đối tƣợng cách tốt nhất, thực Quá trình chuyển đổi đoạn thẳng dãy pixel tƣơng ứng Trang đầu Computer Graphics CÁC ĐỐI TƢỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ đối tƣợng đồ họa sở   Nghĩa đối tƣợng hiển thị lƣới nguyên thiết bị hiển thị phải có hình dạng tƣơng tự nhƣ đối tƣợng lƣới tọa độ thực "có vẻ" liên tục, liền nét Sự liên tục lƣới nguyên thiết bị hiển thị có đƣợc mắt ngƣời phân biệt đƣợc hai điểm gần Do đối tƣợng đồ họa sở thành phần cấu trúc đối tƣợng phức tạp nên thuật toán hiển thị chúng cần phải đƣợc tối ƣu hóa mặt tốc độ Q trình chuyển đổi đoạn thẳng dãy pixel tƣơng ứng Trang đầu Computer Graphics CÁC ĐỐI TƢỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ Hệ tọa độ giới thực 10   Hệ tọa độ giới thực (hay hệ tọa độ thực) hệ tọa độ đƣợc dùng mô tả đối tƣợng giới thực Một hệ tọa độ thực thƣờng đƣợc dùng hệ tọa độ Descartes Với hệ tọa độ này, điểm mặt phẳng đƣợc mô tả cặp tọa độ (x, y) x, y R Gốc tọa độ điểm O có tọa độ (0, 0) Ox, Oy lần lƣợt đƣợc gọi trục hoành, trục tung; x khoảng cách từ điểm đến trục hồnh hay cịn đƣợc gọi hồnh độ, y khoảng cách từ điểm đến trục tung hay đƣợc gọi tung độ Trang đầu CÁC THUẬT TOÁN VẼ ĐƢỜNG Computer Graphics Thuật toán vẽ đoạn thẳng Thuật toán MidPoint 37 Ta có dạng tổng qt phƣơng trình đƣờng thẳng: Ax+By+C=0 với A=y0-y1,B=-(x2-x1),C=x2y1-x1y2 Đặt F(x,y)=Ax+By+C, ta có nhận xét: Lúc việc chọn điểm S, P đƣợc đƣa việc xét dấu pi=2F(midPoint)=2F(xi+1,yi+1/2 Trang đầu CÁC THUẬT TỐN VẼ ĐƢỜNG Computer Graphics Thuật tốn vẽ đoạn thẳng Thuật tốn MidPoint 38 Ta có dạng tổng quát phƣơng trình đƣờng thẳng: Ax+By+C=0 Với A=y0-y1,B=-(x2-x1),C=x2y1-x1y2 Đặt F(x,y)=Ax+By+C, ta có nhận xét: Lúc việc chọn điểm S, P đƣợc đƣa việc xét dấu pi=2F(midPoint)=2F(xi+1,yi+1/2)  Nếu pi