Đồ họa Máy tính - Giảng viên: TS. Nguyễn Đức Cường doc

Đồ họa Máy tính
Giảng viên: TS. Nguyễn Đức Cường
KS. Nguyễn Thanh Tùng
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 2
Tài liệu tham khảo
• Tập slides
• Sách:
– Computer Graphics, F. S. Hill, Macmillan Publishing
Company, 1990.
– Fundamentals of Computer Graphics, P. Shirley, A K
Peters, Natick, Massachusetts, 2002.
• Thực tập 5 buổi
• Tỉ lệ điểm: kiểm tra giữa 30%, cuối kỳ 70%
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 3
Chương trình
Tuần 1 Chương 1 Tuần 9 Lab 3
Tuần 2 Chương 2 Tuần 10 Chương 6
Tuần 3 Lab 1 Tuần 11 Chương 7
Tuần 4 Chương 3 Tuần 12 Lab 4
Tuần 5 Chương 4 Tuần 13 Chương 8
Tuần 6 Lab 2 Tuần 14 Chương 9 + ôn tập
Tuần 7 Chương 5 Tuần 15 Lab 5
Tuần 8 Kiểm tra Thi cuối kỳ
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 4
Nội dung
Chương 1 – Giới thiệu
Chương 2 – Một số khái niệm cơ bản
Chương 3 – Vector trong đồ họa
Chương 4 – Các giải thuật trong đồ họa 2 chiều
Chương 5 – Các kỹ thuật vẽ đệ qui và hoa văn
Chương 6 – Giới thiệu đồ họa 3 chiều

Chương 7 – Các giải thuật trên đồ họa 3 chiều
Chương 8 – Các phép biến đổi hình
Chương 9 – Các giải thuật nâng cao
Chương 1 – Giới thiệu
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 6
Đồ họa máy tính (ĐHMT) là gì?
• ĐHMT cung cấp tập các công cụ để xây
dựng hình ảnh và tương tác với chúng.
• Bao gồm cả phần cứng và phần mềm
• Cho phép người lập trình thể hiện sinh động
và hình tượng các dữ liệu
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 7
Phần cứng đồ họa
• Card đồ họa:
– Cầu nối giao tiếp giữa bản mạch chủ và thiết bị hiển thị
– Bao gồm bộ nhớ đệm cho 1 khung hiển thị (frame
buffer)
• Thiết bị hiển thị:
– Màn hình (monitor)
– Plotter
• Thiết bị nhập:
– Head, glove, positioning devices
– Camera
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 8
Kiến trúc của 1 hệ thống đồ họa raster đơn giản
• Các thông tin cần hiển thị sẽ được ghi lên bộ nhớ đệm của
graphic card
• Monitor cập nhật thông tin hiển thị theo 1 chu kỳ thời gian
(tần số quét)
I/O devices

System
memory
CPU
System bus
I/O devices
Display
processo
r
memory
Video
controller
Monitor
Frame
buffer
Display processor
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 9
Ví dụ của cơ chế hiển thị
• Frame buffer với 1 bit cho mỗi điểm ảnh
(pixel) trên màn hình hiển thị
Frame buffer
Maøn hình
Video controller
System bus
0 1 1
0
0 0 1
0
0 0 1
0
0 0 1

0
• Số bit cho mỗi điểm ảnh: 8, 16, 24, 32
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 10
Card đồ họa
• Card đồ họa rời
– Có bộ xử lý (Graphic Processing Unit – GPU) và bộ
nhớ riêng biệt
– Kiến trúc và bus khác với mạch chủ
– Truy xuất bộ đệm cần có cơ chế đồng bộ với bus của
mạch chủ
– Có thể truy xuất bởi DMA và tăng tốc bởi kỹ thuật
AGP nên hiệu quả hơn
• Card trên bản mạch chủ (onboard graphics card)
– Sử dụng một phần bộ nhớ chính làm bộ đệm
– Hiệu quả thấp
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 11
Giao tiếp giữa hệ điều hành
với card đồ họa
• Device driver: một tập các routines để liên
lạc và điều khiển phần cứng
• Mục đích:
– Giảm việc phụ thuộc và tăng tính độc lập với
thiết bị
• Tạo API thống nhất cho việc giao tiếp với các loại
thiết bị khác nhau
• Bao bọc phần làm việc với phần cứng, che bớt chi
tiết
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 12
Màn hình đồ họa
• CRT (Cathode-Ray Tube)

• LCD (Liquid Crystal Display)
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 13
CRT
• Màn hình dùng đèn
• Giá thành rẻ
súng electron
các tấm hội tụ
lớp phủ phosphor
tia electron
các cuộn dây điều khiển
hướng ngang và đứng
connector
pins
Điều khiển cường độ (số electron) của tia electron
Điều khiển vò trí tia electron chạm lớp phủ phosphor
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 14
Cách hoạt động của CRT
• Điều khiển cường độ của tia eletron
cặp ba các
chấm
phosphor
3 súng electron
màn hình
shadow mask
R
G
B
R
B
G

R: red
G: green
B: blue
vàng: R + B
trắng: R + G + B
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 15
LCD
• Màn hình tinh thể lỏng
• Ngày càng thông dụng tuy giá thành còn
cao
• Cấu trúc và cơ chế hoạt động của màn hình
LCD
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 16
Các ứng dụng của ĐHMT
• Trình bày dữ liệu khoa
học: hiển thị dòng
không khí xung quanh
phi thuyền
(science.gmu.edu)
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 17
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• SuperPaint system: Richard Shoup, Alvy
Ray Smith (PARC, 1973-79)
• Photoshop
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 18
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Tạo ảnh giống như ảnh thực (photorealistic image)
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 19
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Tạo ảnh giống ảnh thực với hiệu ứng đặc biệt

Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 20
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Thiết kế kỹ thuật hỗ trợ bằng máy tính
(CAD - Computer-Aided Design):
AutoCad, ProEngineer, PSpice
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 21
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Thiết kế các công trình kiến trúc:
HomeDesigner, DestopArchitecture.
• Tạo và xem các mô hình xây dựng trên máy
tính.
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 22
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Game: WarCraft, SimCity, MUOnline,
Hugo…
• Ví dụ: MultiAnimation trong DirectX 9.0
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 23
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• GIS (Geographic Information System): quản lý
thông tin dựa trên bản đồ như hệ thống cáp điện,
viễn thông, cung cấp nước, cống, …
• www.basao.com.vn: tìm nhà hàng, viện bảo tàng,
tuyến đường xe bus,… trên bản đồ tp. HCM.
• www.multimap.com: tìm nhà trên bản đồ dựa trên
số nhà hay postcode ở châu Âu, Mỹ, …
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 24
Các chế độ đồ họa
• 2 chiều (2D)
– Đơn giản
– Cung cấp sẵn trong môi trường sử dụng đồ họa của hệ

điều hành Windows/Unix
– Thư viện hàm có sẵn trong các ngôn ngữ lập trình
thông dụng
• 3 chiều (3D)
– Phức tạp, chuyên dùng cho các ứng dụng đòi hỏi 3D
– 2 bộ thư viện chính:
• Direct3D trên Windows
• OpenGL trên Windows/Unix
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 25
Tóm tắt
• Nội dung của môn ĐHMT
• Mục tiêu và ứng dụng của ĐHMT
• Kiến trúc phần cứng/phần mềm đồ họa trên
máy tính cá nhân
• Các chế độ đồ họa