1. Co to jest grafika komputerowa, przetwarzanie obrazu i rozpoznawanie obrazu?
Grafika komputerowa – dział informatyki zajmujący się wykorzystaniem komputerów do generowania obrazów oraz wizualizacją rzeczywistych danych. Grafika komputerowa jest obecnie narzędziem powszechnie stosowanym w nauce,
technice, kulturze oraz rozrywce. Kilka przykładowych zastosowań:

kartografia,

wizualizacja danych pomiarowych (np. w formie wykresów dwu- i trójwymiarowych),

wizualizacja symulacji komputerowych,

diagnostyka medyczna,

kreślenie i projektowanie wspomagane komputerowo,

przygotowanie publikacji,

efekty specjalne w filmach,

gry komputerowe.

Przetwarzanie obrazu: dane wejściowe i wyjściowe maja postać obrazów
- usuwanie zakłóceń, poprawa jakości obrazu
- filtrowanie obrazu
- kompresja danych obrazowych
- redukcja obrazu do konturów
- redukcja obrazu konturowego do figur kreskowych
- tworzenie przekrojów obrazu
Rozpoznawanie obrazu: tworzenie opisu obrazu, zakwalifikowanie obrazu do pewnej szczególnej klasy
- odwrotność grafiki komputerowej
- w wyniku analizy obrazu powstaje opis matematyczny, ciąg symboli lub graf
- dalsze przetwarzanie danych opisowych pozwala na wyciąganie wniosków analitycznych
2. Klasy danych obrazowych
Formy danych obrazowych



4 klasy danych obrazowych



podział odnosi się do sposobu reprezentacji (opisu), nie do treści wizualnej



różne metody i algorytmy przetwarzania dla każdej klasy

KLASA I (obrazy monochromatyczne i kolorowe)
2

dokładnie odzwierciedlają rzeczywistość

3

reprezentowane jako macierze pamięci

4

elementy obrazu (pixele) są komórkami macierzy

5

różne struktury komórek macierzy, np. 1 bajt na element obrazu lub 1 bajt na każdy z 3 kolorów podstawowych (True Color)

KLASA II (obrazy binarne)
6

obrazy monochromatyczne – czarno białe (text)

7

element obrazu opisywany przez 1 bit

8

reprezentowane jako macierze pamięci lub mapy bitowe

9

brak standardowego sposobu grupowania bitów w bajt a bajtów w słowo pamięci systemu graficznego

KLASA III (linie proste i krzywe)
Przykłady: kontury obszarów, wykresy, krzywe nieregularne
Reprezentacja danych:
a)

współrzędne X i Y kolejnych punktów

b)

przyrosty X i Y

c)

kody łańcuchowe, w których wektor łączący dwa kolejne punkty jest określony jednym symbolem ze skończonego zbioru symboli

przyrosty: X {0, 1, 2, 3, 4}

4 bity/punkt

przyrosty: Y {6, 7, 0, 1, 2}
kod łańcuchowy: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

3 bity/punkt

e)

różnicowy kod łańcuchowy – reprezentacją każdego punktu jest różnica pomiędzy dwoma kolejnymi kodami. Zbiór symboli jest również 8-elementowy {0, 1, 2, 3, 4}. Lecz prawdopodobieństwo ich pojawienia się nie
jest takie same. Można zatem użyć kodu o zmiennej długości

SYMBOL

KOD

0

+1

-1

+2

-2

+3

-3

4

0

01

011

0111

01111

011111

0111111

01111111

Taki sposób kodowania wymaga średnio nie więcej niż dwóch bitów na punkt. Przykładowo:

10

znak alfanumeryczny: 1.8 – 1.9 bita/punkt

11

obiekt (śruba, szklanka): 1.5 – 1.9 bita/punkt

12

mały okrąg: 2.3 bita/punkt

KLASA IV (Punkty i wieloboki)
13

klasa najczęściej wykorzystywana w grafice komputerowej

14

obraz reprezentowany jest przez współrzędne punktów i funkcje

15

punkty charakterystyczne połączone są liniami prostymi lub krzywymi opisanymi przez funkcje

16

różnorodność funkcji i metod opisujących kształt generowanych obiektów

3. Przedstawic za pomoca algorytmu zasade wyznaczania histogramu rozkladu jasnosci
obrazu kolorowego o 24-bitowej strukturze piksela
Histogram obrazu cyfrowego jest dyskretną funkcją przypisującą wartościom natężenia z całego zakresu dynamicznego wartość wynikającą ze zliczenia w obrazie pikseli o danym natężeniu. Histogram zawiera więc użyteczną informację o tym,
jak jest wykorzystany zakres dynamiki natężeń. Jeśli pewna liczba skrajnych wartości nie jest wykorzystana to znaczy, że kontrast obrazu można zwiększyć. Z kolei jeśli jest wyraźnie dużo wartości odpowiadających maksymalnemu bądź
minimalnemu natężeniu, to obraz jest przesycony (gubimy część szczegółów w jasnych lub ciemnych partiach obrazu). "Wyraźnie dużo" należy rozumieć w ten sposób, że na histogram nie da się spojrzeć jak na rozkład prawdopodobieństwa o
charakterze gaussowskim lub poissonowskim.
- f(P) jest wartością elementu P w przedziale [0,L]
- H jest tablicą histogramu

1.

Wstaw do tablicy H(Z) (0  Z  L) wartość2.

0.

3.

FOR wszystkie elementy P obrazu DO

BEGIN

INC H(f(P))

END

4.

Koniec algorytmu

Reguły odwzorowania jednego poziomu w wiele:

REGUŁA1: Zawsze odwzorowuj Z w średni poziom (Z1+Zk)/2

REGUŁA2: Przydziel losowo jeden z poziomów w przedziale [Z1, Zk]

REGUŁA3: Sprawdź sąsiedztwo elementu i przydziel dla niego poziom z przedziału [Z1, Zk] najbardziej zbliżony do średniej sąsiedztwa
4. Metody poprawy jakosci obrazu
Modelowanie histogramu ma na celu poprawe jakosci obrazu. Obejmuje
procesy:
1. rozciagania histogramu;
2. wyrownywania histogramu;
3. normalizacji histogramu.
1. Rozciaganie histogramu
Operacji rozciagania histogramu dokonuje sie wowczas, gdy nie pokrywa
on calego zakresu poziomow jasnosci - na histogramie nie wystepuja
bardzo ciemne i bardzo jasne skladowe. Rozciaganie histogramu polega
na takiej konwersji poziomow jasnosci obrazu wejsciowego, by rozklad
poziomow jasnosci na histogramie obrazu wyjsciowego obejmowal
wszystkie poziomy jasnosci.
5. Omówic budowe i zasade dzialania projektorów CRT, LCD i DLP
Zasada działania projektora CRT (Cathode Ray Tube)

Odtwarzają obraz przy pomocy lamp elektronopromieniowych. Każda z tych lamp wyświetla obraz w jednym z trzech kolorów podstawowych: czerwonym, zielonym i niebieskim. Na ekranie, połączone strumienie światła tworzą

kolorowy obraz o bardzo wysokim kontraście. Wadą tych projektorów jest ich duża waga (35-80kg), oraz bardzo duże trudności w dostrajaniu, które może być wykonane wyłącznie przez doświadczonego fachowca. Światło z każdej lampy
ogniskowane jest dzięki trzem układom podwójnych soczewek w tym samym miejscu. Piksel w kolorze białym uzyskuje się więc poprzez skupienie wszystkich trzech składowych w tym samym miejscu na ekranie.

Działo katodowe w kineskopie wyrzuca elektrony, które, odchylone w polu elektromagnetycznym, bombardują fosforyzujące plamki zawierające triady barw. Tor lotu elektronów jest zaburzany przez cewki elektromagnetyczne,

które odchylają go pod odpowiednim kątem w lewo, w prawo, w górę lub w dół tak, aby strumień elektronów uderzał w odpowiednie miejsce na ekranie. Cewki odchylające, zbudowane z pasm materiału elektromagnetycznego ułożonych w
odpowiedni wzór, pod wpływem sygnału elektrycznego o odpowiednim przebiegu czasowym kierują początkowo strumień elektronów od lewego górnego rogu ekranu poziomo do prawego końca pierwszego wiersza. Potem następuje wygaszenie
strumienia i wiązka (w danej chwili nieobecna) wraca do lewego końca, ale o jeden rząd plamek niżej, skąd znów jest przenoszona do prawego końca. W ten sposób omiatany jest cały ekran z lewej na prawą stronę i z góry na dół. Kiedy wiązka
znajdzie się w prawym dolnym rogu, znów następuje wygaszenie i powrót do lewego górnego rogu ekranu. Operacja jest powtarzana tyle razy w ciągu sekundy, aby oko ludzkie widziało stabilny obraz.
Zasada działania projektora LCD

Wyświetlają obraz w oparciu o matryce ciekłokrystaliczne, przez które przechodzi strumień światła z żarówki. Obecnie stosuje się w tego typu urządzeniach wyłącznie matryce aktywne, przy czym może to być jedna matryca TFT

bądź trzy matryce polisilikonowe. Najistotniejszą różnicą pomiędzy projektorami jedno- i trzy- matrycowymi jest mniejsza jasność i kontrast projektorów jedno-matrycowych. Także panele używane w projektorach jedno-matrycowych są większe,
co powoduje zwiększenie objętości samego projektora. Każda matryca w projektorze trój-matrycowym odpowiedzialna jest za tworzenie jednego z trzech kolorów podstawowych: czerwonego, zielonego lub niebieskiego. Światło przechodzi przez
wzbudzone na każdej z matryc kolorowe punkty zwane pikselami. Podświetlenie trzech nakładających się na siebie pikseli dwóch lub trzech kolorów podstawowych daje nam możliwość uzyskania bardzo szerokiej gamy barw. Uzyskanie
doskonałego obrazu możliwe jest dzięki zastosowaniu skomplikowanego układu optycznego złożonego z szeregu pryzmatów i soczewek.
Projektor DLPŚwiatło z lampy pada na zestaw sterowalnych miniaturowych luster. W ten sposób jest tworzony obraz monochromatyczny (z odcieniami szarości). Następnie obraz przechodzi przez filtr koloru i jest rzucany na ekran. W tańszych
rozwiązaniach filtry kolorów znajdują się na szybko wirującym kole, i kolorowy obraz powstaje przez zmianę matrycy luster zsynchronizowaną z aktualnym filtrem). Jeżeli synchronizacja obrazu z filtrem nie jest idealna to powstaje efekt tęczy.W
droższych rozwiązaniach są trzy matryce luster, każda dostaje inny kolor a następnie obraz jest rzutowane przez trzy soczewki na ekran, gdzie łączy się i powstaje pełna paleta barw. 6. Omówic algorytm Bresenhama
kreslenia odcinka i okręgu(zalozenia, kryterium wyboru pikseli) Rysowanie odcinka algorytmem Bresenhama

1.1 Założenia

Kąt pomiędzy styczną a osią OX, nie może przekraczać 45 stopni,

a)Jeśli krzywa może zostać opisana funkcją y=f(x) to musi zostać spełniony warunek

Krzywa musi być nierosnąca albo niemalejąca

1.2 Algorytm i jego działanie

Załóżmy że krzywa w przedziale [xi, xk] spełnia w/w założenia

Rysowanie odcinka metoda Bresenhama opiera sie na zmiennej decyzyjnej, ktorej znak decyduje o
kolejnym kroku algorytmu. Zmienna okresla kierunek poziomy, pionowy lub idealnie skosny
rysowania kolejnego piksela odcinka. Algorytm dziala na liczbach calkowitych.
Zalozenia:
- odcinek okreslony przez wspolrzedne poczatku i konca (x0 ,y0) i (xk ,yk);
- x0 < xk ;
- wspolczynnik kierunkowy odcinka spelnia nierownosc: 0<dy/dx Ł 1
gdzie: dy = yk - y0
dx = xk - x0
Rysowanie zaczynamy od piksela P0 = (x0 ,y0). Poniewa kat nachylenia odcinka jest ograniczony do
przedzialu [0, 45°], wiec po znalezieniu kolejnego Pi = (xi ,yi) nastepny piksel wybieramy z posrod
tylko dwoch:

Bresenhama dla okręgu

Zalozenia:
promien okregu R jest liczba naturalna, a jego srodek lezy w poczatku ukladu wspolrzednych;
- osmiokierunkowy wybor piksela;
- ze wzgledu na symetrie okregu ograniczymy wyznaczanie piksela
tylko do 1/4 okregu (dla a = 1 wystarczy rozwazenie 1/8 okregu).
Rysowanie zaczynamy od piksela P0=(0,R), nastepne wyznaczamy zgodnie z kierunkiem obrotu
wskazowek zegara. Po znalezieniu piksela Pi, wybor nastepnego Pi+1 ogranicza sie do jednego z
trzech pikseli oznaczonych na rysunku literami A, B lub C. Punkt Z, w ktorym wspolczynnik
kierunkowy wektora stycznego:

7.Przekształcenia geometryczne w przestrzeni 2D i 3D Przekształcenia geometryczne w przestrzeni 2D i 3D odnoszą się do modyfikacji następujących atrybutów obiektu (lokalizacja, orientacja, rozmiar):

1

Translacja – zmiana lokalizacji (przesunięcie o wektor) glTranslatef();

2

Skalowanie – zmiana rozmiaru glScalef();

3

Obrót – rotacja (zmiana orientacji) glRotatef(); Przekształcenia te zwane są transformacjami punktowymi, ponieważ realizowane są na każdym punkcie obiektu.

8, Rzuty perspektywiczne i ortogonalne.
Rzuty ortogonalne są najprostszym rodzajem rzutów, dla którego obraz punktu jest śladem normalnej do płaszczyzny rzutowania przechodzącej przez ten punkt. Jeżeli płaszczyzną rzutowania jest XY wówczas współrzędnej Z przypisuje się
wartość 0. Macierz opisująca taki rzut wygląda następująco:

























=

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

ORT

M

Tego typu rzutowanie określa się stosując prostokątną lub sześcienną bryłę rzutowania. Nic, co znajduje się poza tą bryłą nie jest rzutowane. Bryłę rzutu określa się podając bliższą, dalszą, lewą, prawą, górną i dolną płaszczyznę obcinania. Rzuty te
łatwo uzyskać jednak nie dają one obrazów realistycznych chyba, że obserwator znajduje się daleko od obiektu. Ten rodzaj rzutowania stosuje się w projektowaniu architektonicznym i programach CAD.
Rzut perspektywiczny nadaje realizm symulacjom i animacjom oraz imituje wrażenie głębi obrazu. Wielkość rzutu obiektu jest odwrotnie proporcjonalna do odległości obiektu od środka rzutowania. Rzuty tego typu nie nadają się jednak do
rejestrowania kształtu obiektu i dokonywania pomiarów (np. kąty na ogół nie są zachowywane). Punkt zbieżności dla pęku prostych równoległych do danej osi układu współrzędnych, określamy jako osiowy punkt zbieżności. W zależności od
liczby istniejących osiowych punktów zbieżności rozróżniamy rzuty jedno-, dwu- i (rzadko stosowane) trzy-punktowe. Liczba osiowych punktów zbieżności zależy od tego ile osi układu współrzędnych przecina rzutnia. Jeżeli punkt centralny
leży na ujemnej części osi Z i ma współrzędne <0,0,C

z

>, a płaszczyzną rzutowania jest XY, wówczas naszym obrazem punktu V=<V

x

,V

y

,V

z

> jest punkt W=<W

x

,W

y

,0>, gdzie

z

z

x

x

C

V

V

W

−

=

1

z

z

y

y

C

V

V

W

−

=

1

,





























−

=

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

z

PER

C

M

9. . Narysowac i opisac model rzutowania 3D

WEJsCIE: Modele obiektow 3D (uklad wspolrzednych obiektu)
1. Macierz modelowania sceny: (uklad wspolrzednych rzeczywistych – ziemskich)
- Translacja
- Skalowanie
- Obrot
2. Macierz rzutowania: (uklad wspolrzednych plaszczyzny rzutowania)
- Rzut perspektywiczny
- Rzut ortogonalny
3. Przeksztalcenia normalizujace: (uklad wspolrzednych urzadzenia zobrazowania – wspolrzedne
pikselowe)
4. Definiowanie okna zobrazowania (uklad wspolrzednych obszaru zobrazowania – wspolrzedne
ekranowe)
WYJsCIE: obraz sceny w oknie zobrazowania
10. Jakie czynniki wpływają na wrażenie koloru? Podać ich interpretację na przykładzie wykresu rozkładu energii światła w funkcji długości fali.
Czynniki mające wpływ na wrażenie koloru:

barwa - fizycznie określa ją długość fali świetlnej (zakres widzialności dla człowieka wynosi od 400 do 700 nm).Barwa zależy od wartości na osi poziomej.

jasność - określa ją wielkość energii związanej z promieniowaniem (nie ma żadnych ograniczeń – jeśli jest bardzo duża, może spowodować uszkodzenie oka). Jasność zależy od wartości na osi pionowej.

nasycenie - stosunek różnicy energii dla dominującej fali świetlnej (e

2

) i wypadkowej energii dla wszystkich pozostałych długości fali (e

1

) podzielona przez wartość energii dla dominującej fali świetlnej (e

2

), czyli (e2 – e1) / e2. Nasycenie

(czystość) barwy jest tym większe, im większa jest wartość e

2

w stosunku do e

1

. Dla e

2

= e

1

mamy nasycenie zerowe, gdy zaś e

1

=0, nasycenie wynosi 100%. Nasycenie fizycznie odpowiada ilości fal o różnej długości

składających się na dany kolor.

Poniższy rysunek przedstawia wykres rozkładu energii światła w funkcji długości fal promieniowania widzialnego.

P(λ)

e

2

dominująca

długość fali

e

1

λ

400

700 [nm]

fiolet

czerwony

e

2

- oznacza poziom dominującej składowej światła

e

1

- wypadkowy poziom wszystkich pozostałych, dających światło białe

Komentarz dodatkowy:

Barwę fizycznie określa długość fali, subiektywnie barwą można nazwać to, co odróżnia np. zieleń od błękitu, a jest wspólne dla odcieni czerwonego. Odcienie tej samej barwy klasyfikujemy jako jaśniejsze lub ciemniejsze. Jasność określa stopień
podobieństwa do barwy białej (dla odcieni jasnych), lub czarnej (dla odcieni ciemnych). Przy tej samej barwie i jasności odcienie jedne wydają się nam bardziej nasycone (czystsze), a inne mniej. Jako najbardziej nasycone odbieramy barwy w
widmie słonecznym. Przeciętnie człowiek rozróżnia ok. 150 czystych barw widma słonecznego. Uwzględniając jasność i odcienie jesteśmy w stanie rozróżnić przez porównanie ok. 400000 kolorów, a tylko kilkadziesiąt z pamięci.

11. Omowic model koloru CIE La*b*. W jakim zakresie definiuje sie parametry
tego modelu
Opracowany przez Miedzynarodowa Komisje Oswietleniowa (CIE) model barw CIE La*b* jest

najwazniejszym modelem w odniesieniu do grafiki komputerowej. Opisywane barwy mieszaja sie w
elipsoidzie o trzech prostopadlych osiach. Wzdluz osi a barwy przechodza od zielonej do czerwonej,
wzdluz osi b od zoltej do niebieskiej, w punkcie zbiegu jest biel (szarosc). Wzdluz osi pionowej L
okreslajacej jasnosc, biegna barwy achromatyczne - od bieli do czerni.
Barwy objete w kuli CIE La*b* tworza najszersza game barw, model zostal opracowany na bazie
modelu CIE Yxy.Zastosowana transformacja wspolrzednych umozliwia latwiejsze wyliczenie
odleglosci pomiedzy dwoma barwami w przestrzeni.
Kazdy inny model barw da sie opisac we wspolrzednych Lab, ale nie na odwrot. Czyni to model ten
niezaleznym od urzadzen wejscia/wyjscia. Model wykorzystywany jest do obliczen na barwach przez
systemy zarzadzania barwami CMS.
12. Narysować i omówić modele koloru RGB i CMY. Podać równanie konwersji RGB







 CMY.

RGB – 3 barwy podstawowe: czerwony, zielony i niebieski (Red, Green, Blue) – odpowiadają sprzętowemu sposobowi generowania kolorów w monitorze
rastrowym. W modelu RGB wszystkim możliwym do uzyskania barwom odpowiadają punkty sześcianu jednostkowego, rozpiętego na osiach barw podstawowych.
Początek układu (0,0,0) reprezentuje barwę czarna, wierzchołki sześcianu leżące na osiach barwy podstawowe, a przeciwległe do nich wierzchołki barwy
dopełniające. Przekątna (0,0,0)

 (l,l,l) odpowiada różnym poziomom szarości, od białego do czarnego. Model ten opisuje addytywny proces otrzymywania barw w

wyniku dodawania (mieszania) w różnych proporcjach trzech barw podstawowych.

CMY – barwy podstawowe: zielono-niebieska (Cyan), karmazynowa (Magneta) i żółta (Yellow). Stanowią one dopełnienia barw czerwonej, zielonej i niebieskiej i są nazywane podstawowymi barwami substraktywnymi, gdyż usuwają poprzednie
podstawowe barwy ze światła białego – wypadkową pozostałych odbitych składników odbieramy jako daną barwę. Model CMY jest substraktywny i służy do określenia kolorów rysunków na ploterach i drukarkach. Można przedstawić go w
postaci sześcianu jednostkowego. Osie układu odpowiadają barwom zielono-niebieskiej, karmazynowej i żółtej. Punkt (0,0,0) określa barwę białą, maksymalne (równe l) składowe barw podstawowych dają barwę czarną (1,1,1). W praktyce nie
absorbują one łącznie wszystkich długości widzialnych fal i światło odbite od powierzchni pokrytej tymi trzema kolorami odbieramy jako ciemnoszare. Dlatego stosuje się druk czterobarwny, dodatkowo używając czarnej farby.

Równanie konwersji RGB

 CMY

13.Omowic model koloru CMYK. Podac rownanie konwersji CMY ->CMYK
CMYK - (Cyan, Magenta, Yellow, Key – Black) – Model ten wykorzystuje zasade substraktywnego mieszania
barw i jest szeroko stosowany w poligrafii.
C = 1 - R
M = 1 – G
Y = 1 - B
Yellow
Przejscie z CMY->CMYK (bezwzgledne obliczenia roznic dla skladowych C, M, Y):
C = C − k * min(C, M, Y )
M = M − k * min(C, M, Y )
Y = Y − k * min(C, M, Y )
K = k * min(C, M, Y )
Gdzie k – wspolczynnik regulacji kontrastu o wartosciach z zakresu <0;1>, najczesciej ma wartosc 1
Aby przejsc od modelu CMYK do CMY nalezy wykorzystac zaleznosc(by zorski):
{C,M,Y} = {C(1-K)+K, M(1-K)+K, Y(1-K)+K}.
14. Narysowac i opisac model koloru HLS. W jakim zakresie definiuje sie parametry tego
modelu
Narysować i omówić model koloru HLS. W jakim zakresie definiuje się parametry tego modelu.

Kolor definiowany jest za pomocą trzech wielkości: barwy (H- hue), jasności (L- lightness) i nasycenia (S- saturation). Barwa jest reprezentowana za pomocą okręgu. Wartości definiujące barwę mieszczą się w przedziale (0°-360°). Trzy kolory
podstawowe (red, green, blue) i trzy kolory dopełniające (cyan, magenta, yellow) są rozmieszczone regularnie na okręgu tworząc sześcian regularny. Jasność (L)definiuje wartościami od 0 (kolor czarny) do 1(kolor biały) wszystkie odcienie
szarości (skala kolorów achromatycznych). Nasycenie (S) fizycznie odpowiada ilości fal o różnej długości składających się na dany kolor. Wartość 1 odpowiada kolorowi czystemu lub w pełni nasyconemu i tworzonemu za pomocą fal o tej samej
długości.

Model HLS może być wyjaśniony w oparciu o podwójny stożek złączony podstawami. Nasycenie mierzone jest względną odległością punktu od pionowej osi. Na powierzchni stożków wszystkie kolory mają nasycenie równe 1, dla punktów
leżących na osi L wartość nasycenia jest równa 0. Barwa jest mierzona wartością kąta wokół osi L. Jasność określona jest współrzędną na osi pionowej L. Barwa w modelu HLS jest wyrażana często jako część ułamkowa jednostkowego kąta
pełnego. Stąd kolory mogą być definiowane wektorem o trzech składowych <H, L, S>, których wartości należą do przedziału <0, 1>.

15. Narysować i omówić model koloru HSV. W jakim zakresie definiuje się parametry tego modelu.

C = 1 - R

M = 1 - G

Blue

Model zaproponowany przez Smitha, a znany jako model HSV od angielskich określeń barwy (H), nasycenia (S) i wartości (V) (ang. Hue, Saturation, Value). Model ten często nosi nazwę HSB, gdzie B oznacza jaskrawość (ang.

Brightness). Przedstawia się go w postaci ostrosłupa prawidłowego o podstawie sześciokątnej. Wierzchołki podstawy odpowiadają barwom spektralnym, wierzchołek ostrosłupa odpowiada barwie czarnej, a spodek wysokości barwie białej. Barwa
mierzona jest kątem β wokół osi V, β=0˚ dla barwy czerwonej, β=120˚ dla barwy zielonej i β=240˚ dla barwy niebieskiej. Barwę dopełniającą do danej otrzymuje się przez zwiększenie β o 180˚. Wartość nasycenia określa

względna odległość punktu od pionowej osi; dla punktów leżących na osi V wartość nasycenia jest równa zeru, a dla punktów leżących na trójkątnych ścianach ostrosłupa wartość wynosi jeden. Barwa ma najmniejszą wartość

(jaskrawość) V=0 w wierzchołku ostrosłupa, maksymalną wartość V=1 w punktach podstawy.

\

Określenie barwy użytkownik może rozpocząć od podania kąta β i V=S=1; wybiera on tym samym czystą barwę spektralną. Następnie ściemnia ją (dodaje barwę czarną zmniejszając odpowiednio wartość V) i/lub rozjaśnia (dodaje

barwę białą zmniejszając wartość nasycenia S).

16.Operacje w przestrzeni kolorow RGB
zmiana jasnosci
filtr kolorowy
zwiekszenie kontrastu
utrata ostrosci
wygladzanie (smoothing)
uwypuklenie (relief)
redukcja liczby barw
zmiana nasycenia
zmiana barwy
przejscie na obraz monochromatyczny
progowanie
fotoinwersja
17. Cieniowanie Gourauda (zwane też cieniowaniem na zasadzie interpolowania jasności) polega na przypisywaniu punktom cieniowanego wielokąta jasności obliczonej poprzez interpolację wartości odpowiednich dla każdego wierzchołka (w
odróżnieniu od cieniowania Phonga, polegającego na interpolacji wektora normalnego). Jest metodą używaną w grafice komputerowej do symulacji różnych efektów światła i koloru na powierzchni obiektu. W odróżnieniu cieniowania płaskiego
cieniowanie Gourauda zapewnia płynną zmianę stopnia jasności całego obiektu.
18. Cieniowanie powierzchni metoda Phonga

Cieniowanie Phonga (cieniowanie z interpolacją wektora normalnego) to technika cieniowania wielokątów, w której interpolowany jest

wektor normalny

do powierzchni. Dla każdego przetwarzanego piksela jest wyznaczany wektor normalny, a

następnie stosuje się jakiś model oświetlenia (np. oświetlenie Phonga, Lamberta, Blinna lub inne) w celu określenia koloru

piksela

.

Na rysunku obok został pokazany przykład cieniowania trójkąta, dla którego dane są normalne

,

i

. Przed

rasteryzacją

pikseli w wierszu y (y jest podany we współrzędnych ekranu) obliczane są normalne

i

. Następnie, dla każdego piksela w wierszu wyznaczana jest normalna

Cieniowanie Phonga (cieniowanie z interpolacją wektora normalnego) to technika cieniowania wielokątów, w której interpolowany jest

wektor normalny

do powierzchni. Dla każdego przetwarzanego piksela jest wyznaczany wektor normalny, a

następnie stosuje się jakiś model oświetlenia (np. oświetlenie Phonga, Lamberta, Blinna lub inne) w celu określenia koloru

piksela

.

Na rysunku obok został pokazany przykład cieniowania trójkąta, dla którego dane są normalne

,

i

. Przed

rasteryzacją

pikseli w wierszu y (y jest podany we współrzędnych ekranu) obliczane są normalne

i

. Następnie, dla każdego piksela w wierszu wyznaczana jest normalna

19. Model oswietlenia Phonga

Oświetlenia Phonga - model oświetlenia stosowany w grafice komputerowej służący do modelowania odbić zwierciadlanych od nieidealnych obiektów, został opracowany przez Phong Bui-Tuonga w roku 1975. Model ten nie ma podstaw
fizycznych, ale dobrze przybliża charakterystykę powierzchni dla których został stworzony.

Model ten przyjmuje, że powierzchnia obiektu jest pokryta bardzo cienką przezroczystą warstwą, na której zachodzi odbicie zwierciadlane, tzn. światło nie zmienia swojej barwy, natomiast na powierzchni znajdującej się pod tą warstwą następuję
odbicie rozproszone, które zabarwia światło na kolor przypisany do obiektu. W świecie rzeczywistym takimi właściwościami cechują się np. błyszczące plastiki czy powierzchnie pomalowane bezbarwnym lakierem.

Przyjmuje się, że maksymalne odbicie zwierciadlane zachodzi, gdy kąt pomiędzy promieniem odbitym, a kierunkiem do obserwatora jest równy zero. Gdy kąt ten jest większy od zera, wówczas odbicie zwierciadlane bardzo szybko słabnie, co jest
aproksymowane współczynnikiem cosnα, gdzie n jest większe od 0 i zazwyczaj przyjmuje wartości kilka-kilkaset.

0.0

H

S

Whi

1

Mage

R

e

Yell

Cya

Blue

120˚

V