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