Chương1 pdf

KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ
KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ


(Computer Graphics)
(Computer Graphics)
Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật đồ hoạ
Phan Thị Hải Hồng - KHMT
1
Nội dung
Nội dung
1. Đồ hoạ máy tính?
2. Lịch sử phát triển
3. Mối quan hệ giữa KTDK và Xử lý ảnh
4. Các ứng dụng của KTDH
5. Các dạng hiển thị đồ hoạ
6. Các dạng màn hình đồ hoạ
7. Sơ đồ tổ chức và quản lý bộ nhớ đồ hoạ
8. Bài tập
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
2
1. Đồ hoạ máy tính là gì?
1. Đồ hoạ máy tính là gì?

Definition (ISO): Phương pháp và công nghệ chuyển
đổi dữ liệu từ thiết bị đồ hoạ sang máy tính.

Computer Graphics là phương tiện đa năng và mạnh
nhất của giao tiếp giữa con người và máy tính.

Computer Graphics là một lĩnh vực của Công nghệ

thông tin : nghiên cứu, xây dựng và tập hợp các công
cụ (mô hình lý thuyết và phần mềm) khác nhau để:
kiến tạo, xây dựng, lưu trữ, xử lý các mô hình (model)
và hình ảnh (image) của đối tượng.

Các mô hình (model) và hình ảnh này có thể là kết
quả thu được từ những lĩnh vực khác nhau của rất
nhiều ngành khoa học (vật lý, toán học, thiên văn
học…)
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
3
2. Lịch sử phát triển
2. Lịch sử phát triển

1959: Thiết bị đồ hoạ đầu tiên là màn hình
xuất hiện tại Đức.

1960: thao tác với dl hình ảnh trực tiếp trên
màn hình trong thời gian thực

1970s: Raster Graphics (đồ hoạ điểm),
chuẩn đồ họa tăng cường khả năng giao tiếp
và tái sử dụng của phần mềm và thư viện đồ
họa.

1990s: OpenGL API (Application Program
Interface – giao diện chương trình ứng dụng)

2000s: Công nghiệp phim ảnh.
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT

4
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
5
Màn hình 3D
Màn hình 3D

Màn hình 3D được thiết kế để hiển thị các hình ảnh 3D
stereo động và tĩnh.

Màn hình 3D khi được kết nối với máy tính chứa dữ liệu
3D và phần mềm hiển thị 3D tạo thành hệ máy tính 3D
được ứng dụng để trình diễn (demo) phim nổi 3D và ảnh
nổi 3D

2 công nghệ chế tạo màn hình 3D từ màn hình LCD
thông thường.
◦
Màn hình 3D đơn dùng tấm phân quang (parallax barrier)
(Sharp)
◦
Màn hình 3D kép dùng gương bán phản xạ (hãng Planar).
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
6
Màn hình 3D kép dùng gương bán phản xạ
Màn hình 3D kép dùng gương bán phản xạ

Do hướng phân cực của ánh sáng từ hai màn hình
sau khi đi qua gương vuông góc nhau, nên khi đeo
một cặp kính phân cực đặc biệt sẽ tách được ảnh
trái và phải cho mỗi mắt tạo hiệu ứng 3D.

Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
7
Màn hình 3D đơn dùng tấm phân quang
Màn hình 3D đơn dùng tấm phân quang

Tấm phân quang gồm các sọc dọc đen trắng cực nhỏ

khi cho ánh sáng truyền qua sẽ phân tách hai luồng hình
ảnh sao cho ở một vị trí ngồi xác định, người quan sát sẽ
nhận đươc một cách tách biệt ảnh trái và phải cho mỗi
mắt tạo hiệu ứng 3D.

Không cần đeo kính đặc biệt
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
8
3. Mối quan hệ giữa KTĐH và
3. Mối quan hệ giữa KTĐH và
Xử lý ảnh
Xử lý ảnh
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
9
Images
Models
Image Processing
Computer
Vision
Computer
Graphics
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
10

Đồ họa máy tính Xử lý ảnh

Tạo ra các hình ảnh

Tổng hợp các hình ảnh
bằng máy tính

Biến đổi ảnh, xóa nhiễu,
làm tốt ảnh

Trích chọn các đặc trưng
của ảnh

Phân tích ảnh
4. Các ứng dụng của KTĐH(
4. Các ứng dụng của KTĐH(
1
1
)
)

Xây dựng giao diện người dùng (User Interface)

Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính
(CAD_CAM).

Tạo các biểu đồ trong thương mại, khoa học, kỹ
thuật.

Tự động hoá văn phòng và chế bản điện tử


Lĩnh vực giải trí, nghệ thuật và mô phỏng

Điều khiển các quá trình sản xuất (Process
Control)

Lĩnh vực bản đồ (Cartography)
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
11
CAD-CAM
CAD-CAM
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
12

Thiết kế cao ốc

Máy bay, tàu thủy, tàu vũ trụ,

Máy tính

Trang trí mẫu và rất nhiều sản
phẩm khác.
Phác thảo thiết kế Xilanh
Phác thảo thiết kế Xilanh
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
13
Giáo dục – đào tạo
Giáo dục – đào tạo
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
14


Mô phỏng cấu
trúc của các vật thể,

Tiến trình của các
phản ứng hóa học,

Hoạt động của
quy trình…

Huấn luyện: lái
xe, máy bay…
Ứng dụng của đồ họa
Ứng dụng của đồ họa
15
Education, training
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
16
ng d ng c a đ h aỨ ụ ủ ồ ọ
ng d ng c a đ h aỨ ụ ủ ồ ọ
17
Scientific visualizations
Ứng dụng của đồ họa
Ứng dụng của đồ họa
18
User Interfaces
Các thành phần của hệ đồ hoạ
Các thành phần của hệ đồ hoạ

Phần cứng: là phần chính, gồm

◦
Thiết bị hiển thị:

Màn hình: CRT, LCD, Plasma, Led

Projector…
◦
Thiết bị nhập dữ liệu: Bàn phím, chuột,…

Phần mềm:
◦
Các công cụ lập trình: Các hàm đồ hoạ, thư viện
đồ hoạ.
◦
Các trình ứng dụng đồ họa: Photoshop, AutoCad
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
19
5. Các dạng hiển thị đồ hoạ
5. Các dạng hiển thị đồ hoạ
5.1. Kỹ thuật đồ hoạ điểm
(Sample based-Graphics hay Raster)
5.2. Kỹ thuật đồ hoạ Vector
(Vector Graphics)
5.3. So sánh
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
20
5.1. Kỹ thuật đồ hoạ điểm(
5.1. Kỹ thuật đồ hoạ điểm(
1
1

)
)

Hình ảnh được hiển thị qua một lưới điểm (grid)
các pixel rời rạc.

Thông tin về hình ảnh hiển thị trên màn hình
được lưu trữ trong một vùng bộ nhớ gọi là vùng
đệm làm tươi (refresh buffer) hay là vùng đệm
khung (frame buffer), với
◦
Màn hình đen trắng: bitmap,
◦
Các màn hình khác: pixmap.
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
21
5.1. Kỹ thuật đồ hoạ điểm(
5.1. Kỹ thuật đồ hoạ điểm(
1
1
)
)

Đặc điểm: có thể
◦
Xoá đi từng pixel của đối tượng.
◦
Từng pixel đều có vị trí xác định, được hiển thị với
một giá trị rời rạc (số nguyên) các thông số hiển thị
(màu sắc hoặc độ sáng)

◦
Tập hợp tất cả các pixel của grid cho chúng ta hình
ảnh đối tượng mà chúng ta muốn hiển thị.
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
22
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
23
Phương pháp để tạo ra các pixel
Phương pháp để tạo ra các pixel

Dùng phần mềm vẽ trực tiếp từng pixel.

Lý thuyết mô phỏng (Fractal, v.v) để xây
dựng hình ảnh mô phỏng của sự vật.

Rời rạc hoá (số hoá) hình ảnh thực.

Sửa đổi (image editing) hoặc xử lý (image
processing) mảng các pixel thu được theo
những phương pháp khác nhau để thu
được hình ảnh đặc trưng của đối tượng.
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
24
5.2. Kỹ thuật đồ hoạ Vector
5.2. Kỹ thuật đồ hoạ Vector
Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT
25
Vector Graphics = geometrical model + rendering