detai

Đề tài thực tập chuyên nghành Lời nói đầu Chúng ta sống thời đại kinh tế công nghip hoá - hin i hoá Vic ng dng cụng ngh thông tin vo cuc sng, cng nh ngành khoa học trở nªn quan trọng cần thiết Và nhu cầu c¸c ứng dụng đồ hoạ ngày n©ng cao Những ứng dụng đồ hoạ m¸y tÝnh sống hàng ngày ph¸t triển để cã thể đ¸p ứng nhu cầu thiết thực người Sinh viên CNTT ngày phải không ngừng hộ hỏi, cập nhật biết ứng dụng kiến thức đà học vào thực tiễn Với lý chóng em đ· mạnh dạn chọn đề tµi: “ T×m hiĨu số vấn đề đồ hoạ hai chiu lm đề tài thực tập chuyên ngành Để góp phần nhỏ công việc mở mang kiến thức cho thân, tiếp cận với công nghệ Với đề tài , chúng em đà tìm hiểu số vấn đề hy vọng bổ sung thêm vào kiến thức Vì khả thời gian có hạn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót cha hoàn thiện Rất mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô giáo bạn để đề tài chúng em đợc hoàn thiện Qua chúng em xin đuụơc gửi lời cảm ơn sâu sắc, chân thành tới Thạc sĩ Hồ Thị Huyền Thơng, ngời tận tình hóng dẫn chúng em trinh thực đề tài ng thi xin cm n n thy cô giáo khoa CNTT v bn sinh viên lp à gióp đỡ chóng t«i nhiều thời gian làm đề tài SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành Nhóm sinh viên thực Nguyễn Thị Dơng (46E3) Lơng Bá Hùng Lê Thị Tut (46E1) (46E1) Phan ThÞ Tut Lan (46E1) SVTH: Ngun Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành MụC LụC Trang CHNG 1: GII THIU V ĐỒ HỌA MÁY TÍNH I TỔNG QUAN VỀ ĐỒ HỌA MÁY TÍNH II MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hỗ trợ thiết kế (CDA- Computer Aided Design) .3 Biểu diễn th«ng tin 3 Lĩnh vực giải trÝ nghệ thuật Giáo dục đào tạo .4 Tạo giao diện (User Interfaces) III TỔNG QUAN VỀ MỘT HỆ ĐỒ HỌA Phần cứng Phần Mềm .7 IV CÁC ĐỒI TƯỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ Hệ tọa độ giới thực hệ tọa độ thiết bị Thđ tơc vÏ ®iểm .9 Tệp văn Thủ tục vẽ hình chữ nhật 11 Thủ tục vẽ hình quạt 11 Thủ tục vẽ hình tròn 11 Thđ tơc vÏ elip 11 Hiển thị văn 11 CHƯƠNG 2: CÁC PHÉP BIÕN ĐỔI TRONG ĐỒ HOẠ HAI CHIỀU 12 I TæNG QUAN 12 SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành Ii phép biến đổi 12 Hệ tọa độ không gian 12 Phơng pháp lật nhiều trang hình 25 Phơng pháp lu ảnh vào nhớ ®éng 26 phép chiếu hình không gian lên mặt phẳng 29 KT LUN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐỒ HỌA MÁY TÍNH I TỔNG QUAN VỀ ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Đồ họa m¸y tÝnh lÜnh vực ph¸t triển nhanh tin học, nã ¸p dụng rộng r·i nhiều lÜnh vực kh¸c thuộc khoa học, kỹ nghệ, y khoa, kiến tróc giải trÝ + Thuật ngữ đồ họa m¸y tÝnh (Computer Graphics) đề xuất nhà khoa học người Mỹ tªn l William Fetter vo nm 1960 SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành + Đồ họa m¸y tÝnh ngành khoa học Tin hc chuyên nghiên cu v phng pháp v k thut có th mô t v thao tác i tng ca th gii thc bng máy tính Vi vic mô t d liu thông qua hình nh v mu sc a dng ca nó, chương tr×nh đồ họa thường thu hót người sử dụng tÝnh th©n thiện, dễ dùng, kÝch thÝch khả nng sáng to v nâng cao nng sut lm vic II MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hỗ trợ thiết kế (CDA- Computer Aided Design) Một lợi Ých lớn m¸y tÝnh trợ gióp người việc thiết kế C¸c ứng dụng đồ họa cho phÐp chóng ta thiết kế c¸c thit b c khí, in, in t, ô tô, máy bay, phần mềm AUTOCAD Biểu diễn thông tin ây l ng dng s dng họa m¸y tÝnh để tạo c¸c biểu đồ, đồ thị… dùng để minh hoạ mối quan hệ nhiều đối tượng với C¸c ứng dụng thường sử dụng để tãm lược c¸c liệu tài chÝnh, thống kª, khoa học… hỗ trợ đắc lực cho vic phân tích thông tin v tr giúp quyt định Lĩnh vực giải trÝ nghệ thuật + Cho phép s to hình nh mn hình ca máy tính Ngi s tự pha màu, trộn màu, thực số thao t¸c: cắt, d¸n, tẩy, xãa, phãng to, thu nhỏ c¸c phần mềm PAINTBRUSH, CORELDRAW, + Ngồi máy tính giúp to chng trình trò chi, gii trí, h tr cho kỹ xảo điện ảnh Gi¸o dục đào tạo SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành Các chng trình mô phng cu trúc ca vt th, tin trình ca phn ng hóa hc, hot ng ca gói tin m¸y tÝnh hỗ trợ nhiều việc giảng dạy To giao din (User Interfaces) Nh chng trình ứng dụng WINDOWS, WINWORD, EXCEL đa số người sử dụng ưa chuộng nhờ tÝnh th©n thiện, dể sử dụng III TỔNG QUAN VỀ MỘT HỆ ĐỒ HỌA Phần cứng + Thiết bị hiển thị + Thiết bị nhập 1.1 Thiết bị hiển thị Màn h×nh thiết bị th«ng dụng hệ đồ họa Các thao tác ca hu ht mn hình u da thit k ca ng tia âm cc (CRT- Cathode Ray Tube) Cấu tạo CRT • Sóng điện tử (Electron Gun) bắn chïm tia điện tử vượt qua c¸c hệ thống hội tụ (focusing) dẫn hướng (deflection) s hng ti v trí xác nh h×nh phủ bëi lớp phosphor Tại vị trÝ tương t¸c với hạt điện tử hạt phosphor ph¸t chấm s¸ng nhỏ Nhưng c¸c chấm sáng ny s m dn rt nhanh vy phi lặp lặp lại nhiều lần việc vẽ lại h×nh ảnh thật nhanh c¸ch hướng c¸c tia điện tử trở lại vị trÝ cũ (Refesh CRT) Một số thuộc tính ca mn hình SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành + phân gii (resolution) s lng im mt centimet mà cã thể vẽ theo chiều ngang chiều dọc + KÝch thước vật lý h×nh từ độ dài đường chÐo h×nh, dao động từ 12-17 inch lớn + Tỉ số phương (aspect ratio) tỉ lệ c¸c điểm dọc c¸c điểm ngang cần để ph¸t sinh c¸c đoạn thẳng cã độ di n v theo c hng mn hình Màn hình dạng điểm (Raster- Scan Display) Chùm tia điện tử quét ngang qua hình lần dòng quét từ xuống Sự bật tắt điểm sáng hình phụ thuộc vào cường độ tia điện tử Mỗi điểm hình gọi pixel Các thơng tin hình ảnh hiển thị hình vùng nhớ gọi refresh buffer frame buffer Đối với hình đen trắng vùng đệm khung gọi bitmap, với hình khác gọi pixmap • Khi tạo ảnh đen trắng pixel lưu bit, giá trị 0,1 tượng trưng cho việc tắt, bật pixel hình Cịn trường hợp ảnh nhiều màu pixel lưu b bit ta có b giá trị màu cho pixel • Trong hình màu người ta định nghĩa tập màu làm việc thông qua bảng tra (Lookup-Table) LUT Mỗi phần tử LUT định nghĩa giá trị R (Red),G (Green),B (Blue) mô tả màu Số phần tử LUT xác định từ số lượng bits/pixel VD: Nếu phần tử vùng frame buffer dùng b bit để lưu thơng tin pixel LUT có 2b phần tử • Tốc độ làm tươi hình dạng từ 60-80 frame/giây Đôi tốc độ làm tươi c biu din bng Hertz (Hz) SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành Các hệ màu Không gian màu (Color space) đưa để định màu hiển thị máy tính Chúng làm đơn giản hố thao tác tính tốn cần thiết cho việc chuyển đổi màu sắc Không gian màu thiết kế dựa sở phát sinh màu phần cứng dựa cảm nhận màu sắc mắt Không gian RGB Mắt cảm nhận ba màu rõ Red (đỏ), Green (lục), Blue (xanh) Vì vậy, người ta xây dựng không gian màu RGB (Red,Green, Blue) tập tất màu xác định thông qua ba màu vừa nêu Hệ xem khối ba chiều với màu Red trục X, màu Green trục Y màu Blue trục Z Mỗi màu hệ xác định theo ba thành phần RGB Ví dụ: • Màu Red (1, 0, 0) • Màu Blue (0, 0, 1) • Red + Green = Yellow • Red + Green + Blue = White • Ưu điểm khơng gian RGB + Không gian RGB chuẩn công nghiệp cho thao tác đồ họa máy tính + Có thể chuyển đổi qua lại không gian RGB với không gian màu khác HSL, HSV, CMY… + Các thao tác tính tốn khơng gian RGB thường đơn giản • Nhược điểm khơng gian RGB + Các giá trị RGB màu khác hình khác + Sự mơ tả màu sắc giới thực khơng gian RGB cịn nhiều hạn chế khơng gian RGB khơng hồn tồn phù hợp với cảm nhận mu sc ca ngi SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành 1.2 Các thiết bị nhập + Bàn phím Xuất hầu hết máy tính, thiết bị nhập liệu vào dạng văn số + Chuột Người ta dùng chuột để trỏ chọn chức phù hợp với yêu cầu => giao tiếp người máy ngày thân thiện dễ dàng Phần Mềm Phần mềm đồ họa phân làm loại: + Các công cụ lập trình: Cung cấp hàm đồ họa dùng ngơn ngữ lập trình bậc cao ngôn ngữ C, Pascal + Các ứng dụng đồ họa thiết kế cho người dùng lập trình viên, cho phép người dùng tạo đối tượng hình ảnh mà khơng cần quan tâm tới việc chúng tạo VD Photoshop hay AutoCAD,… • Các hàm đồ họa + Tập công cụ tạo ảnh gốc (output primitives): Cung cấp công cụ cho việc xây dựng hình ảnh Các ảnh gốc bao gồm chuỗi ký tự, thực thể hình học điểm, đường thẳng, đa giác, đường trịn, + Tập cơng cụ thay đổi thuộc tính (attributes): Dùng để thay đổi thuộc tính ảnh gốc Các thuộc tính ảnh gốc bao gồm màu sắc (color), kiểu đường thẳng (line style), kiểu văn (text style), mẫu tô vùng (area filling pattern), + Tập công cụ thực phép biến đổi hình học: Dùng để thay đổi kích thước, vị trí, hướng đối tượng… + Tập công cụ thay đổi hệ quan sát (viewing transformation): Dùng để xác định vị trí quan sát đối tượng vị trí thiết bị hiển thị dựng hin th i tngà SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan Đề tài thực tập chuyên nghành + Tập công cụ phục vụ cho thao tác nhập liệu (input operations): Các ứng dụng đồ họa sử dụng nhiều loại thiết bị nhập khác bút vẽ, bảng, chuột, để điều khiển xử lý dòng liệu nhập + Tập công cụ chứa thao tác dùng cho việc quản lý điều khiển: VD xố tồn hình, thiết lập chế độ đồ họa… • Các chuẩn phần mềm Khi công cụ thiết kế hàm đồ họa chuẩn, phần mềm di chuyển cách dễ dàng từ hệ phần cứng sang hệ phần cứng khác dùng nhiều cài đặt ứng dụng khác + GKS (Graphics Kernel System - Hệ đồ họa sở) Hệ thống ban đầu thiết kế tập cơng cụ đồ họa hai chiều, sau phát triển để mở rộng đồ họa ba chiều Ngồi ra, cịn có số chuẩn đồ họa phổ biến như: • CGI (Computer Graphics Interface System): hệ chuẩn cho phương pháp giao tiếp với thiết bị ngoại vi • OPENGL: thư viện đồ họa hảng Silicon Graphics • DIRECTX: thư viện đồ họa hảng Microsoft IV CÁC ĐỒI TƯỢNG ĐỒ HỌA CƠ SỞ Hệ tọa độ giới thực hệ tọa độ thiết bị 1.1 Hệ tọa độ giới thực hệ tọa độ dùng để mô tả đối tượng giới thực Một hệ tọa độ thường dùng hệ tọa độ Descartes Với hệ tọa độ điểm mặt phẳng mô tả cặp tọa độ (x,y) x,y ∈ R Gốc tọa độ O có tọa độ (0,0) 1.2 Hệ tọa độ thiết bị Các điểm hệ tọa độ thiết bị mô tả cặp tọa độ (x,y) nhiên điếm khác với hệ tọa độ thực x,y N SVTH: Nguyễn Thị Dơng - Lơng Bá Hùng - Lê Thị Tuyết - Phan Thị Tuyết Lan