PIKSEL

PIKSEL
piksel - element obrazu
raster - zbiór komórek pamięci, które mają być traktowane jako piksele
rozdzielczość monitorów - n x m, gdzie n-liczba pikseli w linii oraz m-liczba
linii obrazu
pamięć obrazu potrzebna do zapisania mapy bitowej, wynosi (n x m)*b bitów,
gdzie (n x m)-rozdzielczość monitora a b-głębokość bitowa, np.: 800*600*1
bitów = 60000B = 6000/1024kB = 58,6kB (obraz dwubarwny - Bitmapa)
Parametry piksela:
położenie - współrzędne (x, y) na ekranie
wartość barwy - liczba całkowita reprezentująca barwę piksela
głębokość bitowa - liczba bitów przeznaczona do zapisu wartości barwy
Barwa światła:
Światło białe składa się ze wszystkich długości fal elektromagnetycznych z
zakresu widzialnego (700nm - 400nm), występujących w nim w pełnych
ilościach.
Barwa piksela:
Grupa trzech plamek luminoforów emituje światło o barwach R, G, B. Barwa
piksela jest mieszaniną tych barw.
R, G, B - barwy addytywne
Mieszanina addytywna RGB jest dodatnio ważoną sumą świateł R, G, B
docierających bezpośrednio do oczu człowieka.
Y(yellow) = R + G
C(cyan) = G + B
M(magenta) = R + B
W(white) = R + G + B
Obraz dwubarwny:
1. liczba możliwych do uzyskania kolorów: 2
2. wartość barwy: {0, 1}
3. głębokość bitowa: 1
Paleta barw:
1. liczba możliwych do uzyskania kolorów: wybrana z określonej gamy barw,
np.: 28 = 256
2. wartość barwy: {0, 1, 2, ..., 255}
3. głębokość bitowa: 8
True Color:
1. liczba możliwych do uzyskania kolorów: 28x3 = 16 777 216
2. wartość barwy: {RGB}, gdzie RGB(0, 255)
3. głębokość bitowa: 24
Hi Color:
1. liczba możliwych do uzyskania kolorów: 215 lub 216 = 32 768 lub 65 536
2. wartość barwy: {RGB} - na każdą składową przeznacza się 8 bitów
3. głębokość bitowa: 15 lub 16
RENDERING
rendering - proces przekształcający trójwymiarową scenę w dwuwymiarowy
obraz.
Dane dla potoku renderingu:
- źródła światła (Light Source)
- obiekty dynamiczne (Dynamic Object)
- obiekty statyczne (Static Object)
- punkt obserwacji (POV - Point Of View)
Etapy potoku renderingu:
- przekształcenia (kamery, parametry rzutowania i obcinania)
- oświetlenie (źródła światła, materiały)
- rasteryzacja (tekstury, przezroczystość)
Obiekty:
Każdy obiekt jest aproksymowany (przybliżany) zbiorem trójkątnych ścianek
(Face). Każda ściana jest zdefiniowana przez uporządkowany zbiór
wierzchołków (Vertex). Każdy wierzchołek jest zdefiniowany przez
współrzędne X, Y, Z oraz wektor normalny.
KARTA GRAFICZNA
Wspomagane sprzętowo operacje graficzne:
Operacje rasteryzacji wykonywane przez procesor podsystemu rasteryzachi
(Raster Manager):
 Z - zasłanianie niewidocznych powierzchni metodą Z-bufora.
Szukanie dla każdego piksela współrzędnej Z ścianki leżącej najbliżej rzutni
 G - cieniowanie trójkątów metodą Gourauda
Etapy cieniowania kolejnej linii przeglądania:
- interpolacja liniowa między kolorami wierzchołków 1, 2 oraz 1, 3.
Otrzymujemy barwy odpowiednio na prawej i lewej krawędzi.
- interpolacja liniowa na linii przeglądania między barwami na krawędziach
 DB - podwójne buforowanie obrazów (np. dla animacji)
W danej chwili na ekranie wyświetlana jest zawartość pierwszego bufora, w
drugim buforze renderowany jest następny obraz. Po zakończeniu rysowania
bufory są przełączane i cykl rozpoczyna się od nowa.
 A - przezroczystość i kompoziting przy uwzględnieniu kanału alfa, tryb
RGBA z głębokością bitową 32
Kanał Alfa:
Pamięć związana z każdym pikselem, wykorzystywana do pamiętania
wartości nieprzezroczystości (opacity) lub pokrycia piksela, jako wartości z
zakresu <0,1>:
 = 0 - piksel całkowicie przezroczysty
 = 1 - piksel całkowicie nieprzezroczysty
0 <  < 1 - piksel częściowo nieprzezroczysty
Przezroczystość (transparency):
Kolor piksela: (RGB) =  * (RGB)obiektu + (1 - ) * (RGB)tła
 - ułamkowa wartość nieprzezroczystości szkła/pleksi
Składanie obrazów i kompoziting (compoziting):
A over B = cA + (1 - A) cB
A = 1 - dla domków
A = 0 - dla tła obrazu A
 AA - usuwanie artefaktów (anti-aliasing)
Schodkowa linia rysowana na urządzeniu o mniejszej lub większej
rozdzielczości.
Kolor piksela: (RGB) =  * (RGB)linii + (1 - ) * (RGB)tła
 T - odwzorowanie tekstury na powierzchnie trójkątów
OSWIETLENIE
Typy źródeł światła:
- źródło punktowe, np. żarówka (point light, omni)
- źródło światła równoległego, np. słońce (directional light)
- źródło reflektorowe (spot light)
- światło otaczające (ambient light)
Parametry źródeł światła:
- kolor światła - Cźr
- natężenie światła (multipler) - kźr
- blaknięcie (attenuation)
- półcienie
Iźr = kźr * Cźr
barwa światła = natężenie * kolor
2
fatt(d) = 1/(qd + 1d +c)
Iźr = fatt(d) * kźr * Cźr
Hotspot - "gorący punkt", czyli obszar o maksymalnym natężeniu światła
Fallof Spot Light - obszar rozchodzenia się światła od wartości maksymalnej do
całkowitego zaniku
Oddziaływanie światła z materiałem:
Kolor przedmiotu zależy od barwy światła, które na niego pada i zdolności
odbijania, absorbowania i przepuszczania światła z określonych części widma.
Ilość odbitego światła zależy od rodzaju powierzchni. Gładka, biała
powierzchnia odbija więcej światła niż ciemna i szorstka. Komputer oblicza
barwę w określonym punkcie obiektu na podstawie modelu oświetlenia - wzoru
matematycznego opisującego sposób oddziaływania światła na obiekt.
Modele oświetlenia:
 lokalne modele oświetlenia:
- model Phonga
- model Cooka - Torrance'a
 globalne modele oświetlenia:
- metody śledzenia promieni
- metody energetyczne
- połączona metoda energetyczna i śledzenia promieni
Lokalne modele oświetlenia biorą pod uwagę jeden punkt powierzchni i
oświetlające go bezpośrednio źródła światła; światło bezpośrednie.
Globalne modele oświetlenia biorą pod uwagę odbicia światła między
powierzchniami sceny; światło pośrednie.
Lokalny model oświetlenia Phonga:
Postrzegana przez obserwatora barwa dowolnego punktu powierzchni obiektu
jest sumą:
- rozpraszania światła otaczającego
- odbicia rozproszonego
- odbicia zwierciadlanego
- samoświecenia
światło otaczające (ambient):I= Ia * ka
I - obserwowany kolor obiektu
Ia - światło źródła
ka - współczynnik odbicia (ambient color)
odbicie rozproszone (diffuse):I= Ij * kd * (N  L)
Ij - światło źródła
kd - współczynnik odbicia (diffuse color)
odbicie zwierciadlane (specular):
I= Ij * (k * ks * cosn)
Ij - światło źródła
ks - kolor rozbłysku
k - natężenie rozbłysku
n - rozmiar rozbłysku
Metody cieniowania ścianek:
- cieniowanie płaskie
- cieniowanie Gourauda
- cieniowanie Phonga
Rzutowanie w układzie obserwatora:
Aby wykonać rzutowanie należy określić tzw. punkt widzenia:
- położenie obserwatora (kamery)
- kierunek, w którym patrzy obserwator
- rozmiar płaszczyzny rzutowania
Tworzenie obrazu monoskopowego.
Tworzenie obrazu stereoskopowego.
TEKSTURY