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.: 2

8

= 256

2. wartość barwy: {0, 1, 2, ..., 255}
3. głębokość bitowa: 8

True Color:

1.

liczba możliwych do uzyskania kolorów: 2

8x3

= 16 777 216

2.

wartość barwy: {RGB}, gdzie RGB

∈

(0, 255)

3. głębokość bitowa: 24

Hi Color:

1.

liczba możliwych do uzyskania kolorów: 2

15

lub 2

16

= 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>:

α

= 0 - piksel całkowicie przezroczysty

α

= 1 - piksel całkowicie nieprzezroczysty

0 <

α

< 1 - piksel częściowo nieprzezroczysty

Przezroczystość (transparency):
Kolor piksela:

(RGB) =

α

* (RGB)

obiektu

+ (1 -

α

) * (RGB)

tła

α

- ułamkowa wartość nieprzezroczystości szkła/pleksi

Składanie obrazów i kompoziting (compoziting):
A over B = c

A

+ (1 -

α

A

) c

B

α

A

= 1 - dla domków

α

A

= 0 - dla tła obrazu A



AA - usuwanie artefaktów (anti-aliasing)
Schodkowa linia rysowana na urządzeniu o mniejszej lub większej rozdzielczości.
Kolor piksela:

(RGB) =

α

* (RGB)

linii

+ (1 -

α

) * (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 - C

źr

-

natężenie światła (multipler) - k

źr

-

blaknięcie (attenuation)

-

półcienie

I

źr

= k

źr

* C

źr

barwa światła = natężenie * kolor

f

att

(d) = 1/(qd

2

+ 1d +c)

I

źr

= f

att

(d) * k

źr

* C

źr

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

http://notatek.pl/grafika-komputerowa-podstawy?notatka