BÀI GIẢNG ĐỒ HỌA MÁY TÍNH ( NGÔ QUỐC VIỆT ) - CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN doc

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
NGÔ QUỐC VIỆT
2011
1. Thiết bị hiển thị
2. Các đối tượng đồ họa cơ bản
3. Không gian màu
4. Nhắc lại đại số tuyến tính
5. Hệ toạ độ
6. Cách sử dụng OpenGL
2Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Vector: plotter.
 Raster: màn hình, máy in.
3Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 CRT
4Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 LCD (Liquid Crystal Displays)
5Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Plasma: nguyên lý giống CRT nhưng tác động
bởi gas thay vì súng phóng tia.
6Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Pixel: điểm ảnh trong thiết bị raster.
 Sắc xám (từ 0 255), hoặc màu thể hiện bởi bộ ba (hay bộ
bốn) giá trị 0255.
 Độ phân giải: từ 320x200 2000x1500.
 Khái niệm điểm (point): tọa độ (x, y, z)  vị trí trong
không gian.
 Đường gấp khúc (polyline): dãy tọa độ {(x, y, z)}.
 Polygon: đường gấp khúc khép kín.
7Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Phần cứng đồ hoạ
 Chứa frame buffer

 Liên kết trực tiếp với
video controller
8
System Bus
CPU Video
Controller
System
Memory
Monitor
Frame buffer
Cartesian
Coordinates
Frame
Buffer
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
9
System Bus
CPU Video
Controller
System
Memory
Monitor
Double
Buffer
synchronized
Cần đồng bộ
•Sử dụng double
buffering
previouscurrent
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt

10
Display
Processor
System
Memory
CPU
Frame
Buffer
Monitor
Video
Controller
System Bus
I/O Devices
Figure 2.29 from Hearn and Baker
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
11
Trích từ Foley et al
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Lưu trữ cường độ của R, G, và B trong frame
buffer.
 24 bits per pixel = 8 bits red, 8 bits green, 8
bits blue
12
DAC
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Là phương pháp để xác định màu
 Ví dụ: người cảm nhận màu sắc qua
 Màu (Hue): phân biệt đỏ, vàng, xanh, v.v
 Độ bão hòa (Saturation): nhạt/đậm hơn bao nhiêu
so với màu bão hòa.

 Độ sáng (Lightness): cường độ sáng. Đôi khi còn
gọi là brig htness nếu đối tượng phát (như TV luôn
gọi là brightness)
 Máy tính mô tả màu với (R, G, B)
13Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Do đáp ứng tuỳ thuộc vào những ứng dụng
khác nhau.
 Do gắn chặt với thiết bị
 Một không gian màu số sử dụng độ đo tuyến
tính. Máy tính không sử dụng màu tuyến tính.
 Một số cần biểu diễn trực giác.
 Các không gian màu phổ biến: RGB, CMYK,
HSL, YIQ, YUV, YCbCr, YCC, CIE (CIELab,
CIELuv).
14Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Biết rõ các không gian màu  sẽ có ưu thế
khi thực hiện các ứng dụng đồ hoạ, xử lý ảnh
 Ví dụ: nén ảnh có thể chuyển về không gian
thích hợp sẽ nén tốt hơn.
 Nhận dạng: với không gian màu thích hợp sẽ
thuận lợi hơn (bài toán color matching).
 Không phải không gian màu nào cũng phủ tối
ưu màu.
15Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Tần số ánh sáng có thể thấy được trong khoảng
 Đỏ = 4.3 x 10
14
hertz (700nm)
 Tím = 7.5 x 10
14

hertz (400nm)
• Thấy rõ nhất: yellow-green ở 550 nm
• Thấy yếu nhất: blue ở 440nm.
16Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Humans có sắc tố cảm nhận ánh sáng được gọi là L,
M, and S
 Mỗi cái có phổ khác nhau
17
L  L (

)E(

)d


M  M(

)E(

)d


S  S(

)E(

)d


Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt

18
Màu cộng (RGB)
Shining colored lights
on a white ball
Màu trừ (CMYK)
Mixing paint colors and
illuminating with white light
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Gần với cảm nhận mắt
19
Hue (H): góc quay quanh
trục đứng
Saturation (S): giá trị từ 0
đến 1 chỉ ra độ bão hòa.
Value (V): chiều cao của
hình nón
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Quan sát nón HSV từ trên xuống
20
H S V Color
0 1.0 1.0 Red
120 1.0 1.0 Green
240 1.0 1.0 Blue
* 0.0 1.0 White
* 0.0 0.5 Gray
* * 0.0 Black
60 1.0 1.0 ?
270 0.5 1.0 ?
270 0.0 0.7 ?
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt

 Tập 3 bước sóng có thể được kết hợp để tạo ra các bước
sóng khác.
 The CIE (Commission Internationale d’Eclairage) xác định 3 d
nguồn sáng X,Y, Z:
 Ý tưởng: bước sóng  có thể được tạo ra từ sự kết hợp của
X,Y, và Z. Gần như tuyến tính với cảm nhận màu sắc.
21Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Định nghĩa theo hình khối vuông dạng
 Khối vuông RGB nằm trong không gian CIE theo
dạng
22Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 YIQ mô hình màu dùng cho ti vi màu ở America. Y:
độ sáng; I (orange-cyan); Q (green-magenta).
 Nếu chỉ dùngY => ti vi trắng đen.
 Chuyển từ màu sang trắng/đen băng cách chỉ xét
giá trị R.
 Chuyển đổi từ RGB sangYIQ
23

































B
G
R
Q
I
Y
31.052.021.0
32.028.060.0
11.059.030.0
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt

 Cyan, magenta, và yellow là phần bù của red, green, và blue
 Có dạng là mằu trắng trừ đi thành phần màu tương ứng.
 Giống như RGB, nhưng gốc ở màu white thay vì black.
 Thuận tiện cho thiết bị hardcopy như máy in laser
 Nếu thêm mực cyan vào tran in, ánh sáng đỏ không bị phản
chiếu
 Thêm màu đen là một thành phần (CMYK) để tạo cân bằng giữa
CMY.
24

































B
G
R
Y
M
C
1
1
1
Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt
 Sử dụng chỉ số màu thay vì RGBA.
 2màu: chỉ số 0, 1.
 4 màu: chỉ số 0, 1, 2, 3.
 256 màu: chỉ số 0, 1, , 255.
 …
 Sử dụng bảng màu ánh xạ cho các chỉ số màu.
 Ví dụ: ảnh 256 sắc màu, sử dụng bảng 256 màu.
 Ví dụ: ảnh sắc xám, ảnh “trắng đen”.
 Ưu điểm và nhược điểm?

25Đồ hoạ máy tính-Ngô Quốc Việt