Računalna grafika

Računalna grafika

Uvod

Računalna grafika

Literatura:

1. V. Papić, Uvod u računalnu grafiku, Split 2010, sveučilišna skripta

2. Foley, Computer Graphics: Principles and Practice (second edition in C), Addison-Wesley Publishing Company, 1996.

Računalna grafika

1. Kolokvij 1 : 30 % (ili ispit)

2. Kolokvij 2 : 30 % (ili ispit)

3. Seminar : 30 % (obavezan)

4. Lab vježbe 10 % (obavezno) _______________________

100%

Položen kolegij:

Računalna grafika

Uvjet za pozitivnu ocjenu je izrađen seminarski rad, pozitivna ocjena iz laboratorijskih vježbi i najmanje 50% bodova na svakom međuispitu.

Konačna ocjena slijedi iz na taj način dobivenog postotka i to:

Za postotak Ocjena

50% do 62% dovoljan (2)63% do 75% dobar (3)76% do 88% vrlo dobar (4) 89% do 100% izvrstan (5)

Položen kolegij:

Računalna grafika

Studenti koji ne polože ispit preko međuispita polažu cjeloviti ispit.

Ukoliko je student iz nekog međuispita imao 50% i više, pitanja iz tog područja nije nužno odgovarati.

Konačna ocjenu se i u ovom slučaju izračunava kao suma postignutih postotaka ispita (maksimalno 60%) i seminara (maksimalno 30%) i lab.vježbi (10%).

Položen kolegij:

Računalna grafika

1. Uvod2. Osnovni algoritmi rasterske grafike3. Grafičko sklopovlje4. Geometrijske transformacije5. Objekti u 3D prostoru6. Krivulje i površine7. Osvjetljenje i teksture8. Animacija

Sadržaj:

Računalna grafika

Što je računalna grafika?

- to su slike generirane računalom

- to su alati, sklopovski i programski, potrebni za izradu slika

Računalna grafika (computer graphics) obuhvaća

- Stvaranje

- Pohranu modela i slika objekata

- Uporabu

Računalna grafika

•Računalna grafika bavi se sintezom slika na temelju računalnih modela stvarnih ili imaginarnih objekata

Modeli i objekti računalne grafike potječu iz različitih područja:

•Prirode

•Znanosti

•Inženjerstva

•Arhitekture

•Apstraktnih područja

•...

Računalna grafika

• Obrnuti procesi analize scene i rekonstrukcije modela 2D i 3D objekata predmet su discipline koja se naziva obrada slike (image processing)

Računalna grafika

ULAZ

IZLAZ

SLIKA OPIS

SLIKAObrada slika

(Image processing)Prepoznavanje

uzoraka (Pattern recognition)

OPISRačunalna grafika

(Computer graphics)Obrada

podataka (Data processing)

Računalna grafika

Obradu slike možemo podijeliti na podpodručja:

•poboljšanje slike(image enhancement) - razvitak i primjena tehnika poboljšanja kvalitete slike (uklanjanje šuma) i povećanja kontrasta

•detekcija i prepoznavanja uzoraka(pattern detection and recognition) - otkrivanje standardnih uzoraka na slici i pronalaženje devijacija (npr. optičko prepoznavanje alfanumeričkih znakova -optical character recognition, prepoznavanje otisaka prsta,...)

•analiza scene i računalni vid (scene analysis and computer vision) - prepoznavanje i rekonstrukcija 3D modela scene na temelju više 2D slika (npr. industrijski robot sa senzorima za registriranje oblika, pozicije i boje dijelova na pokretnoj traci)

Računalna grafika

Računalna grafika i obrada slika bave se računalnom obradom slika i preklapaju se prvenstveno u dva područja:

• Interaktivna obrada slika : Ulazni podaci zadaju se korištenjem izbornika i drugim grafičkim interakcijskim tehnikama kako bi se omogućilo i pomoglo vođenje različitih podprocesa za vrijeme kojeg se transformacije kombiniranih slika prikazuju u realnom vremenu. (primjer: skenirana fotografija dotjerana, odsječena i kombinirana s drugim prije objavljivanja).

• Jednostavne operacije obrade slikačesto se koriste u računalnoj grafici kako bi pomogle u sintetiziranju slika modela. Neke transformacije i kombinacije sintetičkih slika uvelike ovise o operacijama obrade slike.

Računalna grafika

Osnovna značajka moderne računalne grafike je interaktivnost .

Interaktivnost podrazumijeva mogućnost upravljanja sadržajem, strukturom i izgledom objekata i njihovih prikazanih slika od strane korisnika uz pomoć nekog ulaznog uređaja

Interaktivna grafika omogućava:

� prikaz slika realnih objekata u 2D i 3D prostoru

� prikaz apstraktnih, sintetičkih objekata kao što su matematičke površine u višedimenzionalnim prostorima

� prikaz podataka bez konkretnih geometrijskih značajki (rezultati istraživanja).

Računalna grafika

Modeliranje

• Predstavljanje oblika objektaIscrtavanje ili renderiranje• Izgled objekta

“Izraziti ili predstaviti nešto na određeni način” -LONGMAN Rječnik

Animacija• Kretanje objekata

Neki pojmovi RG:

Računalna grafika

Modeliranje�Realni ili imaginarni objekti se opisuju pomoću matematike

�Žičani model (wire frame) je najjednostavniji oblik modela.

Računalna grafika

Iscrtavanje (renderiranje)�Konture�Boje�Osvjetljenje�Sjenčenje�Tekstura površine�Sjene�Refleksije i prozirnost

Računalna grafika

Animacija�Upravljanje pokretima objekta�Fizikalni zakoni�Biomehanika/Kineziologija�Specijalni efekti

Računalna grafika

Primjene računalne grafike

Film

Računalna grafika

Simulacija

Računalna grafika

Računalne igre

Računalna grafika

Medicina (Medical Imaging)

•Značajna financijska pomoć

Računalna grafika

Projektiranje pomoću računala (CAD)

Računalna grafika

Vizualizacija u znanosti

Mogućnost gledanja izvan našeg vidnog područja

Računalna grafika

Korisnička sučelja (GUI)

Računalna grafika

Interaktivno crtanje

• Brojčani podaci u slike

• Olakšava donošenje odluka

Računalna grafika

Umjetnost

Računalna grafika

Umjetnost

Računalna grafika

Modeliranje terena i geografija

Računalna grafika

Edukacija

Računalna grafika

I još...

• Uredska automatizacija i elektroničko izdavaštvo

• Upravljanje procesima

• Grafičko programiranje

• Prividna stvarnost

• ...

Računalna grafika

Klasifikacija primjena

• Klasifikacija može biti prema :

1. tipu (dimenzionalnosti) objekta kojeg se prikazuje i vrsti dobivene slike.

2. tipu interakcije, koji određuje koliku kontrolu ima korisnik nad objektom i njegovom slikom.

Računalna grafika

Klasifikacija primjena

3. ulozi slike, tj. koliko je zapravo slika svrha ili samo sredstvo za postizanje nekog cilja (umjetnost - slika je krajnji cilj, CAD – slika je samo prikaz geometrijskih svojstava objekta kojeg analiziramo).

4. logičkoj i vremenskoj vezi između objekata i njihovih slika (u nekom trenutku korisnik se bavi samo sa jednom slikom, sekvencom vremenski ovisnih slika, struktuiranim skupom objekata).

Računalna grafika

Klasifikacija primjena po tipuVrsta objekta Vrsta slike

2D Linijski crtež

Slika sa razinama sivog

Slika u boji

3D Linijski crtež

Linijski crtež sa razli čitim efektima

Osjenčena slika u boji sa različitim efektima

Računalna grafika

Žičani model - projekcije

Računalna grafika

3D Linijski crtež - Perspektiva

Računalna grafika

3D linijski crtež s otklonjenim skrivenim linijama i dodanom bojom

Računalna grafika

Phong sjenčenje

Računalna grafika

Mapiranje tekstura

Računalna grafika

Računalna grafika:Povijesni pregled

Računalna grafika

Povijesni pregled

1885 – Katodna cijev CRT (Cathode Ray Tube)

Računalna grafika

1887 - Edison patentira filmsku kameru

Povijesni pregled

Računalna grafika

1926 – J.L. Baird: izum televizije

Povijesni pregled

Računalna grafika

Prvi CAD sistem (IBM 1959)MIT: rana vektorska grafika (1951)

Povijesni pregled

Računalna grafika

1962• Ivan Sutherland razvio je Sketchpad za izradu inženjerskih

crteža direktno na zaslonu

• prvi interaktivni grafički sustav

Povijesni pregled

Računalna grafika

1962• SpaceWar izradio Steve

Russell – Prva računalna igra

– Tipke "a", "s", "d", "f" upravljaju s jednim svemirskim

– Tipke "k", "l", ";", "'" upravljaju drugim.

– Upravlja se vrtnjom, ubrzanjem i pucanjem.

Povijesni pregled

Računalna grafika

1963Doug Engelbart razvio je prvog miša

Povijesni pregled

1966

Prvi proizvod RG za tržište: Odyssey Pinball

Računalna grafika

1967• Prvi simulator letenja u realnom vremenu (NASA)

Povijesni pregled

Računalna grafika

1972• ATARI

• Pong

Povijesni pregled

Računalna grafika

1974• Intel razvija procesor the 8080.

1975• Mandelbrotcrta fraktale

• Bill Gates osniva Microsoft

Povijesni pregled

Računalna grafika

1976• Steve Jobs i Steve Wozniak osnivaju Apple.

1977• Američka filmska akademija uvodi novu kategoriju:

Visual Effects category for Oscars.

Povijesni pregled

Računalna grafika

1977• Star Wars : oskar za specijalne efekte

1978• Superman: oskar za specijalne efekte

Povijesni pregled

Računalna grafika

1981• IBM proizvodi prvi IBM PC (16 bit 8088

chip)

• U ranim 1980-tim, prva osobna računala, sa ugrađenim mogućnostima rasterskog prikaza (Apple MAC, IBM PC) dovela su do širokog korištenja bitmap grafike i interaktivne grafike.

Povijesni pregled

Računalna grafika

1983• Prva Coca-Cola reklama s polarnim

medvjedom

Povijesni pregled

Računalna grafika

1985• GKS (Graphical Kernel

System) – prvi usvojeni grafički standard - razvoj prenosivih programa koji ne ovise o specifičnostima pojedinog prikaznog uređaja

• The Last Starfighter – prvi igrani film s realističnom računalnom animacijom detaljno izrađenih modela

Povijesni pregled

Računalna grafika

~1985• IBM PC uglavnom poslovne aplikacije u tekst modu (obrada teksta i

sl.), grafika se postupno poboljšava

• CGA (Color Graphics Adapter) omogućava grafiku u 4 boje, EGA (Enhanced Graphics Adapter) omogućava grafiku u 16 boja i višu

rezoluciju (640 x 350).

Povijesni pregled

Računalna grafika

1988

• GKS – 3D

• PHIGS (Programmer's HierarhicalInteractive Graphic System )

1989• Abyssprvi igrani film s uvjerljivom

3D animacijom likova.

Povijesni pregled

Računalna grafika

1990• Windows 3.0

1992• PHIGS Plus 1993• Myst

1994• Playstation i N64

Povijesni pregled

Računalna grafika

1995• Quake (Id Software)

• Toy story: Prvi u potpunosti 3D računalom animirani film.

Povijesni pregled

1996

• Independence Day: oskar za vizualne efekte

1997

• Titanic: oskar za vizualne efekte

Računalna grafika

1999• The Matrix

2000• Sony Playstation II

2002• Microsoft:XBOX

• Oskar za najbolji animirani film : Shrek

Povijesni pregled

Računalna grafika

2004• Shrek 2

• Više od 330 HP radnih stanica koristili su digitalni umjetnici u interaktivnom postupku izrade filma.

• Radna stanica:

• * Red Hat Linux 7.2 OS

• * Dual-Intel Xeon 2.4 Ghz procesor, 2GB RAM

• * NVIDIA Quadro 4 XGL grafička kartica

• * Dual monitori

• Za renderiranje:

• * 347 LP-1000 1.2 GHZ P3 dual procesor servera sa 2 GB RAM-a

• * 433 ProLiant DL360 2.8 GHZ P4 dual procesor servera sa 4 GB RAM-a

Povijesni pregled

Računalna grafika

2008• Ratatouille (bez mocap)

- Pixar

Povijesni pregled

Oskar za animirani film 2008

• Beowulf (nominiran)

Performance-capture (mocap)

Moguće pogledati u formatima: IMAX 3D, Real D i standardnom 2D formatu.

- Sony Pictures Imageworks

Računalna grafika

201x• Up / Toy story 3

- Pixar / Disney

Povijesni pregled

2050 ?

Računalna grafika

GPU za mobilne uređaje

Računalna grafika na mobitelima i tabletima