Bài giảng cơ sở đồ họa máy tính phần 2

Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

CHƢƠNG 3: ĐỒ HỌA HAI CHIỀU
3.1. Đồ họa Raster
3.1.1. Giới thiệu về đồ họa Raster

Hình 3.1. Ảnh raster
- Đây là cách biểu diễn ảnh thông dụng nhất hiện nay, ảnh được biểu diễn dưới
dạng ma trận các điểm (điểm ảnh). Thường thu nhận qua các thiết bị như camera,
scanner hoặc các chương trình chỉnh sửa ảnh kỹ thuật số (Photoshop).
- Đồ họa Raster hiển thị các hình ảnh thông qua từng pixel rời rạc. Các hình ảnh sẽ
được hiển thị như một lưới điểm rời rạc, từng điểm đều có vị trí xác định được
hiển thị với một giá trị nguyên biểu thị màu sắc hoặc độ sáng của điểm đó.Tập
hợp tất cả các pixel của grid tạo nên hình ảnh của đối tượng mà ta muốn biểu
diễn.
 Đặc điểm của các ảnh Raster:
-

Có thể thay đổi thuộc tính của các pixel => thay đổi từng phần và từng vùng
của hình ảnh.

-

Các mô hình hình ảnh được hiển thị như một lưới điểm (grid) các pixel rời rạc.
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).

-

Chất lượng ảnh bị giảm khi phóng to hoặc thu nhỏ.

-

Các file dạng Raster có dung lượng lớn hoặc rất lớn.

-

Thường dùng cho hình ảnh có tông màu liên tục như ảnh chụp hoặc tranh vẽ.

 Độ phân giải:

48
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

-

Là một thuật ngữ chỉ áp dụng trong đồ họa Raster vì vector không sử dụng
pixel.

Hình 3.2. Độ phân giải của ảnh raster
-

Độ phân giải của ảnh là số điểm ảnh có trên một đơn vị chiều dài của hình ảnh
đó. Và được tính bằng đơn vị ppi hoặc dpi.

Ví dụ: một hình ảnh có kích thước 1 inch x 1 inch và có độ phân giải 72 ppi sẽ
chứa tổng cộng 72x72 = 5.184 pixels. Hình ảnh có kích thước tương tự nhưng với độ
phân giải 300 ppi sẽ chứa tổng cộng 300x300 = 90.000 pixels.

DPI (Dots Per Inch): mật độ chấm trên mỗi inch hình ảnh, chỉ đề cập đến máy in.
Mỗi điểm ảnh ở đầu in ra được tạo thành từ loại mực khác nhau (thường 4-6 màu sắc).
Chính vì số lượng hạn chế của màu sắc như vậy mà máy in cần phải kết hợp các loại
mực để tạo ra màu sắc cho hình ảnh. Khi in ấn, mỗi điểm ảnh lại được tạo bởi các
chấm nhỏ (có thể hiểu như những điểm ảnh nhỏ hơn nữa trong một pixel). Tóm lại,
DPI càng cao thì độ thanh khiết, màu sắc và sự pha trộn màu của hình ảnh càng mượt
mà, nhưng công việc in ấn sẽ chậm hơn. 300 DPI là tiêu chuẩn cho in ảnh.

49
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Hình 3.3. Chất lượng ảnh theo dpi
PPI (Pixels Per Inch) hiểu đơn giản là số lượng điểm ảnh (pixel) trên mỗi inch
hình ảnh của bạn. Điều này ảnh hưởng đến kích thước ảnh và chất lượng in đầu ra.
Nếu có quá ít điểm ảnh trên mỗi inch, tức là số PPI thấp thì sẽ nhận được một chất
lượng ảnh tồi ( cạnh lởm chởm, nhìn thấy được từng điểm pixel và màu sắc không rõ
ràng). Có thể tăng kích thước hình ảnh bằng cách tăng pixel, nhưng chất lượng ảnh
vẫn bị mất và dung lượng tập tin tăng lên rất nhiều.

Hình 3.4. Chất lượng ảnh theo ppi
Hình ảnh có độ phân giải càng cao thì càng sắc nét và màu sắc càng chính xác. Và
khi đó, dung lượng file cũng sẽ tăng theo, đòi hỏi nhiều bộ nhớ và đĩa cứng hơn.
1. Hình ảnh sử dụng cho thiết kế web chỉ cần có độ phân giải 72ppi
2. Trường hợp hình ảnh dùng cho thiết kế đồ họa in ấn thì cần nhớ hai quy tắc:
a. Nếu là ảnh nét (line art) hoặc đơn sắc thì ảnh nên có độ phân giải là
1.200 ppi
b. Nếu là ảnh chụp màu hoặc ảnh chụp đen trắng thì ảnh nên có độ phân

giải 300 ppi
3. Để rửa ảnh kỹ thuật số thì hình ảnh cần có độ phân giải 300 ppi.
4. Nếu in ảnh hi-flex với kích thước lớn (để quảng cáo ngoài trời chẳng hạn) thì
hình ảnh cần có độ phân giải khoảng 72 ppi đến 100 ppi

50
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

3.1.2. Cấu trúc dữ liệu Raster

Hình 3.5. Cấu trúc ảnh raster
Trong cấu trúc dữ liệu Raster, dữ liệu hoặc hình ảnh được chia nhỏ thành những
lưới ô (vuông) đều đặn hay lưới được biết như những yếu tố ảnh – picture elements
(pixel)
- Vị trí của mỗi ô xác định số hàng và số cột của ô đó trên màn hình hiển thị
- Diện tích đại diện của mỗi ô xác định độ phân giải không gian của dữ liệu
- Giá trị tại mỗi ô là giá trị màu hoặc độ sáng của ô đó.
Trong cấu trúc dữ liệu raster:
-

Điểm: được thể hiện bằng một pixel
Đường: được thể hiện bằng một chuỗi các pixel
Vùng: được thể hiện bằng một nhóm các pixel

Hình 3.6. Thể hiện điểm, đường, vùng trong ảnh raster
3.1.3. Các định dạng ảnh Raster
Dữ liệu ảnh lưu trữ được trong máy tính theo nhiều định dạng khác nhau: không

nén, nén hoặc theo vector.
51
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Hình 3.7. Định dạng ảnh raster
Mỗi điểm ảnh sẽ được mã hóa bằng một chuỗi các bít, tùy theo các tiêu chí về độ
sâu của màu, chất lượng ảnh. Nếu số bit dùng biểu diễn một điểm ảnh càng nhiều thì
kích thước của file ảnh càng lớn.
Để lưu trữ ảnh trong máy tính, trước hết ảnh ban đầu phải được rời rạc hóa thành
các điểm ảnh, sau đó được số hóa hoặc được nén dưới các định dạng khác nhau.
Chúng ta thường gặp các định dạng ảnh Raster như sau:
 JPEG:là phương pháp nén ảnh có mất mát thông tin, phần mở rộng của các ảnh
nén theo phương pháp này là JPG hoặc JPEG. Gần như tất cả các máy ảnh kỹ
thuật số đều lưu trữ ảnh dưới định dạng này.
 GIF: là định dạng nén hỗ trợ nền trong suốt và hình ảnh động đơn giản.
 PNG: là định dạng hỗ trợ nền ảnh trong suốt, chất lượng màu co hơn GIF, tạo hiệu
ứng liền lạc ranh giới đường biên trong mờ. Ưu điểm file PNG là dạng sử dụng
(có thể nhúng vào web, các phần mềm văn phòng và đồ họa) mà vẫn giữ được cấu
trúc lớp, tiện chỉnh sửa, cắt ghép.
 TIF: Định dạng không nén nên kích thước rất lớn, thường được sử dụng để lưu trữ
ảnh.
 PSD: là định dạng không nén của photoshop, giữ nguyên được cấu trúc lớp và
dạng chỉnh sửa, không dùng được trên web.
 BMP: là định dạng không nén của Window (viết tắt của chữ bitmap) không hỗ trợ
nền ảnh trong suốt.

52

Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

3.2. Đồ họa vector
3.2.1. Giới thiệu đồ họa vector
- Nguyên lý của kỹ thuật đồ họa vector là xây dựng mô hình hình học (geometrical
model) cho hình ảnh đối tượng, xác định các thuộc tính của mô hình hình học,
sau đó dựa trên mô hình này để thực hiện quá trình rendering để hiển thị từng
điểm của mô hình, hình ảnh của đối tượng.Rendering là một quá trình kiến tạo
một hình ảnh từ một mô hình (hoặc tập hợp các mô hình) thành một cảnh phim
hoặc hình ảnh nào đó bằng cách sử dụng phần mềm máy tính.
Đồ họa vector: Đồ họa vector = geometrical model + rendering

Hình 3.8. Đồ họa vector
- Ở kỹ thuật này, chúng ta chỉ lưu trữ mô hình toán học của các thành phần trong
mô hình hình học cùng với các thuộc tính tương ứng mà không cần lưu lại toàn
bộ tất cả các pixel của hình ảnh đối tượng.(Lý thuyết đồ họa)

53
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

- Ảnh vector được tạo nên từ những yếu tố cốt lõi của toán học như điểm ảnh,
đường thẳng, đường cong, những hình dạng và đa giác. Vector được tạo thành
dựa trên những biểu thức toán học.
- Các đối tượng trong đồ họa vector được định nghĩa bởi các biểu thức toán học.

Do vậy có thể dễ dàng mở rộng (phóng to, thu nhỏ) các ảnh vector mà vẫn giữ
được sự sắc nét.
Đặc điểm:
- Mô hình hình học (geometrical model) cho mô hình hoặc hình ảnh của đối tượng
- Xác định các thuộc tính của mô hình hình học này.
- Chất lượng ảnh không bị giảm khi phóng to hoặc thu nhỏ.
- Các file dạng Vector có dung lượng nhỏ hơn Raster
3.2.2. Cấu trúc dữ liệu vector
Trong cấu trúc dữ liệu Vector:
- Mỗi điểm được thể hiện bởi một cặp tọa độ
- Mỗi đường được thể hiện bằng hai cặp tọa độ hoặc một chuỗi các cặp tọa độ
khác nhau
- Mỗi vùng được thể hiện bằng một chuỗi các cặp tọa độ khác nhau mà trong đó
cặp tọa độ đầu và cặp tọa độ cuối trùng nhau.
Ở kỹ thuật này, chúng ta chỉ lưu trữ mô hình toán học của các thành phần trong
mô hình hình học cùng với các thuộc tính tương ứng mà không cần lưu lại toàn bộ tất
cả các pixel của hình ảnh đối tượng.
3.2.3. Các định dạng ảnh vector
Các định dạng ảnh vector thường hay sử dụng như:
- PDF: là định dạng file sách phổ biến bậc nhất do ưu thế hỗ trợ bitmap lẫn vector
và text (dùng illustrator mở file PDF có thể chỉnh sửa các hình vector hoặc nội
dung chữ trên định dạng này). Đây cũng là định dạng mà nhà thiết kế chuyển
xuống nhà in.
- EPS: là định dạng xuất phim trong in ấn. Khi chuyển từ ai sang định dạng này
các file link sẽ được nhúng vào 1 file eps luôn không thay đổi cấu trúc lớp.
- AI: là file lưu của Adobe Illustrator
- CDR: là file lưu của Corel Draw
54
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông

Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

- SVG: là định dạng file vector mà có thể hiển thị trên web
- DWG: là định dạng file lưu của Autocad.
3.2.4. Các ứng dụng của đồ họa vector
Lợi thế của hình vector là các mảng hình học, nên thường dùng trong các hình ảnh
cách điệu, phân mảnh bố cục, hoa văn trăng trí hoặc các văn bản chữ luôn rõ nét. Vì
vậy, ảnh vector thường được sử dụng trong các trường hợp như:
- Thiết kế logo: vì logo cần sự nhất quán trong mọi trường hợp sử dụng, người ta
có thể phóng to, thu nhỏ mà ko ảnh hưởng quá nhiều đến tổng thể logo.
- Thiết kế icon: icon cũng cần thay đổi nhiều về kích thước, đặc biệt phải nhẹ và
sắc nét
- Nghệ thuật vector (Vector Art): Người ta dùng các vector, các mảng (shapes),
lưới chuyển màu (gradient meshes)… để tạo những hình ảnh độc đáo, gọi là
nghệ thuật Vector.


So sánh giữa đồ họa raster và vector:
Đồ họa raster

Đồ họa vector

- Hình ảnh và mô hình của các vật thể được biểu diễn bởi tập hợp các điểm
của lưới (grid)
- Thay đổi thuộc tính của các pixel =>
thay đổi từng phần và từng vùng của
hình ảnh.

Không thay đổi thuộc tính của từng

điểm trực tiếp

-

Xử lý với từng thành phần hình họ cơ
sở của nó và thực hiện quá trình tô trát
và hiển thị lại.

-

Quan sát hình ảnh và mô hình của hình
ảnh và sự vật ở nhiều góc độ khác
nhau bằng cách thay đổi điểm nhìn và

- Copy được các pixel từ một hình ảnh
này sang hình ảnh khác.

góc nhìn.
3.2.5. Sự chuyển đổi giữa Raster và Vector
Việc lựa chọn cấu trúc dữ liệu dưới dạng raster và vector tùy thuộc vào yêu cầu
người sử dụng. Đối với hệ thống vector thì dữ liệu lưu trữ sẽ chiếm diện tích nhỏ hơn
rất nhiều so với hệ thống raster. Ngoài ra cũng tùy vào phần mềm máy tính đang sử
dụng mà nó cho phép nên lưu trữ dữ liệu dưới dạng raster hay vector.
55
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Một số công cụ hỗ trợ chuyển đổi dữ liệu giữa dạng raster và vector. Quá trình

biến đổi từ raster sang vector gọi là vector hóa, ngược lại quá trình biến đổi từ vector
sang raster gọi là raster hóa.
- Vector hóa: là tập hợp các pixel để tạo thành đường hay vùng
- Raster hóa: là tiến trình chia đường hay vùng thành các ô vuông (pixel).

Hình 3.9. Chuyển đổi giữa raster và vector
3.3. Nguyên lý xây dựng hệ thống giao tiếp bằng đồ họa
Công thái học (hoặc các nhân tố con người) là một bộ phận của tâm lý học ứng
dụng nghiên cứu các đặc điểm tự nhiên của tương tác: cách thiết kế các điều khiển,
môi trường vật lý mà tương tác xảy ra, chất lượng hiển thị và chất lượng vật lý của
màn hình. Mục đích của công thái học là cải tiến thiết kế thái học có thể áp dụng cho
máy tính, trên cả phương diện phần cứng cũng như phương diện phần mềm. Đây là
một lĩnh vực rất lớn, do đó trong phạm vi của tài liệu này, chúng ta chỉ tập trung xem
xét một số vấn đề chính liên quan đến tương tác người – máy, bao gồm như sau:
3.3.1. Sắp xếp các điều khiển và hiển thị
Ngoài các khía cạnh nhận thức của thiết kế, các khía cạnh vật lý cũng rất quan
trọng. Tập các điều khiển và các phần trên màn hình hiển thị nên được nhóm lại một
cách logic để người sử dụng có thể truy cập đến chúng nhanh hơn. Đối với người dùng
56
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

các ứng dụng trên máy tính PC thì việc nhóm trên dường như không quan trọng, tuy
nhiên nó lại là vấn đề cực kì quan trọng khi người dùng sử dụng các ứng dụng đòi hỏi
sự an toàn, chính xác cao như là điều khiển sản xuất, điều khiển hàng không và không
lưu. Trong những ngữ cảnh đó, người sử dụng phải làm việc dưới áp lực cao, và phải
đối mặt với rất nhiều loại điều khiển và hiển thị khác nhau. Do đó, việc thiết kế hiển
thị vật lý phù hợp trở nên vô cùng quan trọng. Thực tế, đối với các ứng dụng trên PC,

việc đặt sai/không hợp lý các điều khiển và hiển thị cũng có thể làm cho người sử
dụng không thoải mái và chán nản. Với mỗi lĩnh vực và ứng dụng có thể có các cách
tổ chức khác nhau. Một số cách tổ chức bao gồm:
 Tổ chức theo chức năng: Các điều khiển và hiển thị được tổ chức sao cho các
điều khiển hoặc các hiển thị có chức năng tương tự nhau thì được đặt cạnh nhau
 Tổ chức theo kiểu tuần tự: Các điều khiển và hiển thị được tổ chức sao cho có thể
phản ánh thứ tự sử dụng của chúng trong một tương tác điển hình (cách tổ chức
này đặc biệt thích hợp trong các lĩnh vực đòi hỏi các nhiệm vụ phải được thực
hiện một cách tuần tự, như là điều khiển hàng không)
 Tổ chức theo tần số xuất hiện: Các điều khiển và hiển thị được tổ chức theo tần
số sử dụng của chúng, nghĩa là điều khiển nào được sử dụng nhiều nhất sẽ là điều
khiển có thể truy cập dễ dàng nhất.
Ngoài việc tổ chức các điều khiển và hiển thị phù hợp, giao diện của toàn bộ hệ
thống cũng phải được sắp xếp một cách phù hợp với vị trí của người sử dụng. Ví dụ,
người sử dụng phải có khả năng truy cập đến tất cả các điều khiển và có thể xem được
tất cả các hiển thị mà không cần bất cứ một sự di chuyển vị trí làm việc nào. Những
phần hiển thị quan trọng nên thiết kế sao cho dễ nhìn thấy nhất.
3.3.2. Môi trƣờng vật lý của tƣơng tác
Cùng với việc xác định các vấn đề về hiển thị và sắp xếp các điều khiển của giao
diện máy, công thái học thường quan tâm đến thiết kế của bản thân môi trường làm
việc. Hệ thống sẽ được sử dụng ở đâu? Ai sẽ sử dụng hệ thống? Người sử dụng sẽ ngồi
ở vị trí cố định hay di chuyển? Câu hỏi này phụ thuộc phần lớn vào lĩnh vực và quan
trọng hơn là phụ thuộc vào điều khiển cụ thể và các thiết lập hoạt động hơn là việc sử
dụng máy tính nói chung. Tuy nhiên, môi trường vật lý có thể có ảnh hưởng việc tiếp
nhận, sức khoẻ và an toàn của người sử dụng. Do đó, vấn đề này cũng cần được xem
xét đến trong quá trình thiết kế.
57
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông

Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Đầu tiên chúng ta cần xem xét đến khối lượng người sử dụng. Trong bất kì một
hệ thống nào, chúng ta nên thiết kế để làm sao cho khi số người sử là ít nhất thì mọi
người đó đều có khả năng truy cập đến tất cả các điều khiển và khi số lượng người sử
dụng là lớn nhất thì những người đó cũng không bị gò bó trong môi trường chật hẹp.
Đặc biệt, thiết kế phải làm sao cho tất cả mọi người sử dụng đều có thể nhìn thấy
toàn bộ phần hiển thị một cách thoải mái nhất. Trước khi sử dụng, họ cần được ngồi ở
một vị trí thuận tiện và thoải mái. Nếu phải đứng thì cũng cần phải có không gian đủ
lớn để người sử dụng có thể di chuyển và truy cập đến tất cả các điều khiển.
3.3.3. Các vấn đề về sức khỏe
Vấn đề sức khoẻ và sự an toàn của người sử dụng cũng cần phải được quan tâm
đến trong quá trình thiết kế giao diện. Một số nhân tố trong môi trường vật lý không
chỉ ảnh hưởng đến sức khoẻ và sự an toàn của người sử dụng mà còn trực tiếp ảnh
hưởng đến chất lượng tương tác và hiệu quả làm việc của người sử dụng. Các nhân tố
đó bao gồm:
 Vị trí vật lý: Như đã thảo luận trong phần trước, thiết kế nên đảm bảo cho mọi
người sử dụng đều có khả năng truy cập đến tất cả các điều khiển và đều xem
được toàn bộ mọi hiển thị.
 Nhiệt độ: Mặc dù hầu hết mọi người sử dụng đều có khả năng thích ứng với
những thay đổi nhỏ về nhiệt độ, tuy nhiên nếu như nhiệt độ là quá nóng hoặc quá
lạnh thì có thể sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc và ảnh hưởng đến sức khỏe.
Những nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng, khi nhiệt độ quá cao hoặc quá
thấp, hiệu quả làm việc sẽ giảm và người sử dụng sẽ không thể tập trung vào
công việc được.
 Ánh sáng: Mức ánh sáng sẽ phụ thuộc vào môi trường làm việc. Tuy nhiên, nên
đảm bảo mức ánh sáng phù hợp để người sử dụng có thể nhìn thấy màn hình máy
tính mà không cần phải điều tiết mắt để nhìn. Nguồn ánh sáng cũng nên đặt ở vị
trí thích để không bị chói.
 Tiếng ồn: Nếu tiếng ồn vượt mức cho phép có thể ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ,

làm cho người sử dụng bị đau tai và trong trường hợp tồi nhất là sẽ bị mất khả
năng nghe. Mức tiếng ồn nên duy trì ở ngưỡng vừa phải. Điều này không có
nghĩa là bắt buộc môi trường làm việc phải không có tiếng ồn. Bởi vì, tiếng ồn có

58
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

thể là một kích thích/cảnh báo đối với người sử dụng và có thể cung cấp sự xác
nhận về hoạt động của hệ thống.
 Thời gian: Lượng thời gian mà người sử dụng dùng để sử dụng hệ thống cũng
nên được kiểm soát. Vì nếu dùng quá nhiều thì có thể ảnh hưởng xấu đến sức
khoẻ của người sử dụng.
3.3.4. Sử dụng màu sắc
Như chúng ta đã biết, hệ thống thị giác có một số giới hạn liên quan đến màu sắc,
như là số lượng màu mà mắt có thể phân biệt được hoặc sự khó khăn khi trong quá
trình thu nhận màu xanh da trời. Do đó, các màu được sử dụng trên màn hình nên rõ
ràng. Không nên sử dụng màu xanh da trời khi hiển thị các thông tin quan trọng.
Không nên sử dụng màu như một chỉ dẫn duy nhất mà nên thêm vào các thông tin phụ
để chỉ dẫn. Ngoài ra, việc sử dụng các màu cũng nên theo quy ước chung và theo
mong muốn của người sử dụng. Màu đỏ, xanh lá cây và màu vàng là các màu thường
được sử dụng với các chỉ dẫn: stop, go và standby. Do đó, màu đỏ có thể được sử dụng
trong các cảnh báo và tình trạng khẩn cấp; xanh lá cây, hoạt động bình thường; và màu
vàng, chức năng bổ trợ hoặc dự phòng.
Một số kết hợp giữa màu nền trước và màu nền sau nên dùng trong khi thiết kế
màu nền của giao diện:
Màu nền sau

Các màu nền trƣớc nên dùng

Các màu nền trƣớc nên
tránh

Trắng

Đen, xanh da trời đậm, đỏ

Xám nhạt, màu lục lam

Xanh da trời

Trắng, vàng, màu lục lam

Xanh lá cây

Hồng

Trắng, vàng

Xanh lá cây, lục lam

Đỏ

Vàng, trắng

Lục lam, xanh lá cây

Vàng

Đỏ, xanh da trời, đen

Lục lam

Xanh lá cây

Đen, đỏ, xanh da trời

Lục lam, hồng, vàng

Lục lam

Xanh da trời, đen, đỏ

Xanh lá cây, vàng, trắng
59

Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Xám nhạt

Đen, xanh da trời đậm, hồng
Xanh lá cây, lục lam, vàng
đậm

Xám

Vàng, trắng, xanh da trời

Xám đậm, lục đậm

Xám đậm

Lục lam, vàng, xanh lá cây

Đỏ, xám

Đen

Trắng, lục, xanh lá cây, vàng

Lục đậm

Vàng, trắng, hồng, xanh lá cây

Xanh lá cây đậm

Xanh lá cây, vàng, trắng

Lục đậm

Xanh

da

đậm

Hồng đậm

trời

Một số kết hợp màu nên dùng và nên tránh.
3.4. Một số phong cách giao diện đồ họa
Tương tác được xem như là một cuộc đối thoại giữa máy tính và người sử dụng.
Việc lựa chọn các phong cách giao diện có một ảnh hưởng sâu sắc đến bản chất của
cuộc đối thoại này. Trong phần này chúng ta sẽ giới thiệu một số phong cách giao diện
phổ biến nhất và đồng thời cũng chỉ rõ các ảnh hưởng khác nhau của mỗi phong cách
trong quá trình tương tác. Các phong cách giao diện phổ biến nhất bao gồm:
 Giao diện dòng lệnh
 Menus
 Ngôn ngữ tự nhiên
 Đối thoại truy vấn và đối thoại kiểu hỏi/trả lời
 Form-fill và bảng tính
 WIMP
 Point và click
3.4.1. Giao diện dòng lệnh
Giao diện dòng lệnh là kiểu giao diện đối thoại tương tác đầu tiên được sử dụng
trong các hệ thống máy tính, và hiện nay nó vẫn đang được sử dụng rỗng rãi. Giao
60
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

diện cung cấp một phương tiện để biểu điễn trực tiếp các chỉ thị đến máy tính, bằng
cách sử dụng các phím chức năng, các kí tự đơn, các dòng lệnh rút gọn hoặc đầy đủ.
Trong một số hệ thống, giao diện dòng lệnh là cách duy nhất để trao đổi với hệ thống.

Ưu điểm và nhược điểm của kiểu giao diện dòng lệnh là:
Ưu điểm:
 Cho phép truy cập trực tiếp đến các chức năng của hệ thống
 Linh hoạt: lệnh thường có nhiều lựa chọn và các tham số có thể thay đổi
hành vi của nó và có thể được áp dụng với nhiều đối tượng cùng một lúc.
Nhược điểm:
 Khó học
 Khó sử dụng
 Hay lỗi
3.4.2. Menu
Giao diện kiểu menu là một danh sách các tùy chọn được nêu ra cho người sử
dụng và quyết định thích hợp được chọn thông qua một mã gõ nào đó cho trước trên
màn hình (ví dụ như hình 3.1).
Hãy chọn một chương trình mong muốn:
1 = vào dữ liệu thủ công
2 = vào dữ liệu từ tệp đã có
3 = thực hiện phân tích đơn giản
4 = thực hiện phân tích chi tiết
5 = tạo đầu ra theo bảng
6 = tạo đầu ra đồ hoạ
7 = lớp các tuỳ chọn khác
Chọn tuỳ chọn?

Giao diện menu
Ưu và nhược điểm: Menu cung cấp cho người sử dụng một ngữ cảnh tổng thể và
ít sinh lỗi hơn định dạng dòng lệnh, nhưng cũng mệt mỏi khi dùng. Ví dụ, tuỳ chọn 7
61
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông

Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

trong ví dụ trên kéo theo việc có thể cần đến các tuỳ chọn phụ. Người sử dụng không
thể trực tiếp đi tới tuỳ chọn khác mà phải làm việc qua từng mức menu cho đến khi đạt
tới tuỳ chọn mong muốn. Điều này có thể rất chán, và không hiệu quả.
3.4.3. Ngôn ngữ tự nhiên
Có thể thoạt nhìn thì cách thức để liên lạc với máy tính hấp dẫn nhất là sử dụng
ngôn ngữ tự nhiên. Người sử dụng, không nhớ được các câu lệnh hoặc quên mất thứ tự
của menu, sẽ mong rằng máy tính có thể hiểu các chỉ thị được biểu diễn trong ngôn
ngữ nói hàng ngày. Việc hiểu ngôn ngữ tự nhiên, bao gồm đầu vào thoại và đầu vào
chữ viết, đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học. Tuy nhiên, do
tính nhập nhằng khó hiểu của ngôn ngữ tự nhiên làm cho máy khó có khả năng hiểu
được. Ngôn ngữ tự nhiên khó hiểu ở một số điểm như là: ngữ cảnh, cấu trúc hoặc câu
có thể không rõ ràng, ý nghĩa của các từ được sử dụng được hiểu theo ngữ cảnh, cách
sử dụng thành ngữ, v.v…
Vấn đề sử dụng ngôn ngữ tự nhiên trong tương tác đang được quan tâm nghiên
cứu hiện nay.
3.4.4. Đối thoại truy vấn và đối thoại kiểu hỏi /trả lời
Đối thoại hỏi/trả lời là một cơ chế đơn giản để cung cấp đầu vào cho một ứng
dụng trong một lĩnh vực cụ thể. Người sử dụng phải trả lời một loạt các câu hỏi (chủ
yếu là các câu hỏi yes/no, các câu hỏi đa lựa chọn hoặc các mã), và sau mỗi bước trả
lời chính xác, thì quá trình tương tác sẽ từng bước được thực hiện.
Giao diện đối thoại kiểu hỏi/trả lời tương đối dễ học và dễ dùng, tuy nhiên có
chức năng và khả năng hạn chế. Do đó, kiểu giao diện này thích hợp một số lĩnh vực
như là các hệ thống thông tin và cho người dùng ít kinh nghiệm.
Mặt khác, ngôn ngữ truy vấn được sử dụng để tạo ra các truy vấn để khôi phục
thông tin từ một cơ sở dữ liệu. Chúng sử dụng các câu theo kiểu ngôn ngữ tự nhiên,
nhưng thực tế là yêu cầu có cú pháp đặc biệt, cũng như các kiến thức về cấu trúc cơ sở
dữ liệu. Các truy vấn thường yêu cầu người sử dụng đặc tả một thuộc tính hoặc các
thuộc tính để phục vụ cho việc tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu. Với các thuộc tính đơn,

thì điều này tương đối là dễ thực hiện, nhưng nó sẽ phức tạp hơn nếu số lượng thuộc
tính là rất nhiều. Do đó, việc sử dụng các ngôn ngữ truy vấn đòi hỏi phải có kinh
nghiệm.

62
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

3.4.5. Form –fill và bảng tính
Giao diện form-fill được sử dụng chủ yếu để nhập dữ liệu. Nó cũng rất hữu ích
cho các ứng dụng khôi phục dữ liệu. Giao diện là một form cung cấp các mục thông
tin, và người sử dụng điền các giá trị thích hợp vào các mục đó. Kiểu giao diện này dễ
học và dễ dùng, đặc biệt thích hợp cho người mới dùng.
Đại lý bán vé du lịch

Xin vui lòng nhập các thông tin chi tiết về chuyến đi:
Khởi hành từ:
Điểm đến:
Quá cảnh:
Số ghế:
Một giao diện kiểu form-fill
Bảng tính là một biến thể phức tạp hơn của form-fill. Bảng tính bao gồm một
lưới các ô, mỗi ô chứa một giá trị nhất định hoặc một công thức. Người sử dụng có thể
nhập và thay đổi các giá trị và các công thức theo thứ tự bất kì và hệ thống sẽ duy trì
sự nhất quán giữa các giá trị được hiển thị và đảm bảo cho tất cả các công thức sẽ
được thực hiện đúng. Do đó, người sử dụng có thể thao tác với các giá trị để xem hiệu
ứng xảy ra khi thay đổi các giá trị thông số khác nhau.
3.4.6. WIMP

Môi trường tương tác phổ biến nhất hiện nay là môi trường tương tác kiểu
WIMP, thường được gọi là các hệ thống cửa sổ. Các thành phần của giao diện WIMP
bao gồm: cửa sổ, biểu tượng, con trỏ, menu, nút, thanh công cụ, bảng, hộp thoại,..
Một số ưu điểm quan trọng của kiểu giao diện này là:
 Có thể hiển thị đồng thời nhiều kiểu thông tin khác nhau, cho phép người
sử dụng chuyển hoàn cảnh (như viết chương trình gốc trong cửa sổ này,
xem kết quả dựa trên cửa sổ khác) mà không mất mối nối trực quan với
công việc khác. Cửa sổ cho phép người sử dụng thực hiện nhiều nhiệm vụ
trao đổi và nhận biết mà không chán.

63
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

 Nhiều nhiệm vụ tương tác khác nhau có sẵn qua sơ đồ đơn kéo xuống.
Những sơ đồ đơn kéo xuống cho phép người sử dụng thực hiện các nhiệm
vụ kiểm soát và đối thoại một cách dễ dàng.
 Việc dùng biểu tượng đồ hoạ, nút, kĩ thuật cuộn.. làm giảm khối lượng gõ.
Điều này có thể làm tăng tính hiệu quả tương tác cho những người không
phải là chuyên viên gõ máy và có thể làm cho máy tính thâm nhập được
với những người sợ bàn phím.
3.4.7. Point và click
Trong hầu hết các hệ thống multimedia và các trình duyệt web, kiểu giao diện
thường dùng là point-click. Người sử dụng muốn truy cập thông tin thì chỉ cần trỏ đến
đó và nhấp chuột. Ví dụ, bạn có thể trỏ đến một thành phố hoặc một bản đồ và nhấp
chuột, thì các thông tin du lịch của thành phố sẽ hiện ra.
Hiện nay, giao diện kiểu point –click đang rất được ưa chuộng trong các trang
WWW.

64
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

CHƢƠNG 4: ĐỒ HỌA BA CHIỀU
4.1. Giới thiệu về đồ họa 3 chiều
Khái niệm 3D nghĩa là một đối tượng được mô tả hoặc hiển thị 3 chiều: rộng, cao
và sâu. Ví dụ, một đối tượng 2 chiều là một mảnh giấy đặt trên bàn với một bản vẽ
hoặc cái gì được viết trên nó, không cảm nhận được chiều sâu. Một đối tượng 3 chiều
là 1 lon soda đặt cạnh, lon nước tròn (chiều rộng và sâu) và cao (chiều cao). Tùy thuộc
vào góc nhìn mà có thể thay đổi chiều rộng hoặc chiều cao nhưng lon nước vẫn thực
sự có 3 chiều.

Hình 4.1. Đo đối tượng 2D và 3D
Qua nhiều thế kỉ, các nghệ sĩ đã biết làm thế nào để tạo một bức tranh thể hiện
chiều sâu thực sự. Một bức tranh vốn là một đối tượng 2 chiều bởi vì nó không có gì
hơn vải với lớp sơn được vẽ lên. Tương tự, đồ họa máy tính 3D thực sự là ảnh 2 chiều
trên màn hình máy tính phẳng cung cấp ảo giác về chiều sâu hay chiều thứ 3.
2D + phối cảnh = 3D
Ví dụ: khối lập phương đơn giản với 12 đoạn thẳng, những thứ làm cho khối lập
phương giống 3 chiều là phối cảnh hoặc các góc giữa các đường thẳng tạo ra ảo giác
về chiều sâu.

65
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông

Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Hình 4.2. Khối 3D khung lưới đơn giản
Đồ họa 3D là đồ họa sử dụng hệ đồ họa 3 chiều để biểu diễn dữ liệu hình học
lưu trữ trên máy tính. Hệ thống đồ hoạ này khai thác không gian 3 chiều là chiều
ngang – dọc – sâu tạo nên một thế giới hình khối khác hẳn thế giới hình phẳng của 2D.
Đồ hoạ 3D khai thác tối đa các hiệu ứng 3 chiều như đổ bóng, chiều ánh sáng, sự phản
chiếu nhờ vào hệ thống nguồn sáng vẽ xử lí bằng máy tính. Tuy vậy hình ảnh chụp từ
khung hình 3D vẫn gọi là 2D, nhưng bằng chương trình 3D ta có thể chụp nhiều tấm
ảnh ở nhiều góc cạnh khác nhau từ 1 khung hình 3D.
Việc thể hiện các đối tượng 3D trên máy tính là cần thiết vì phần lớn các đối
tượng trong thế giới thực là đối tượng 3D còn thiết bị hiển thị chỉ hiển thị ảnh 2 chiều.
Do vậy muốn có hình ảnh 3 chiều ta cần phải giả lập. Biểu diễn đối tượng 3D bằng
máy tính phải tuân theo quy luật về phối cảnh, sáng, tối… giúp người xem nhìn thấy
hình ảnh gần đúng nhất. Chiến lược cơ bản là chuyển đổi từng bước. Hình ảnh sẽ được
hình thành ngày càng chi tiết hơn.
Khi mô hình hóa và hiển thị một hình ảnh 3D chúng ta xét rất nhiều khía cạnh
và các vấn đề khác nhau không đơn giản là thêm một tọa độ thứ 3 cho các đối tượng .
Bề mặt đối tượng có thể được xây dựng bởi nhiều tổ hợp khác nhau của mặt phẳng và
mặt cong, đôi khi chúng ta còn mô tả một số thông tin bên trong đối tượng. Khi biểu
diễn đối tượng 3 chiều bằng máy tính ta cần quan tâm các vấn đề sau:
 Phương pháp biểu diễn
Có 2 phương pháp biểu diễn đối tượng 3 chiều là phương pháp biểu diễn bề mặt
và biểu diễn theo phân hoạch không gian.
 Các phép biến đổi hình học
Khi áp dụng một dãy các phép biến đổi hình học có thể tạo ra nhiều phiên bản
của cùng một đối tượng. Do đó có thể quan sát vật thể ở nhiều vị trí, nhiều góc độ khác
nhau và cảm nhận về các hình ảnh vẽ ba chiều sẽ trực quan, sinh động hơn. Các phép
biến đổi thường được sử dụng là phép tịnh tiến, phép quay, phép co dãn… được mô tả
bằng các ma trận. Ma trận của mỗi phép biến đổi có các dạng khác nhau.

 Vấn đề chiếu sáng

66
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Tác dụng của việc chiếu sáng là làm cho các đối tượng hiển thị trong máy tính
giống với vật thể trong thế giới thực. Để thực hiện công việc này cần phải có các mô
hình tạo sáng.
Vật thể được chiếu sáng nhờ vào ánh sáng đến từ khắp mọi hướng gọi là ánh
sáng xung quanh
(ambient light) hay ánh sáng nền(background light). Trên bề mặt có 2 loại hiệu
ứng phát sáng là khuếch tán (diffuse light) - ánh sáng đi theo mọi hướng và phản xạ
gương (specular light).
 Vấn đề tạo bóng
Để tạo bóng ta ứng dụng các mô hình xác định cường độ sáng theo nhiều kiểu
khác nhau tùy thuộc bài toán cụ thể. Các vật có bề mặt phẳng chỉ cần tính cường độ
sáng chung cho một bề mặt là có thể hiển thị đối tượng tương đối thật. Các vật có bề
mặt cong phải tính cường độ sáng cho từng pixel trên bề mặt. Để tăng tốc độ ta xấp xỉ
các mặt cong bởi một tập hợp các mặt phẳng. Với mỗi mặt phẳng sẽ áp dụng mô hình
cường độ không đổi (flat shading) hoặc cường độ nội suy (Gouraud shading, Phong
shading) để tạo bóng.
4.2.

Tổng quan các hiệu ứng 3D

 Góc nhìn
Đề cập đến các góc giữa các đoạn thẳng tạo ra ảo giác về không gian 3

chiều. Hình 4.3 cho thấy một khối 3 chiều được vẽ với các đoạn thẳng, nhưng
nếu nhìn kỹ thì có thể thấy các đoạn thẳng phía trong vẫn được vẽ như đoạn
ngoài.

Hình 4.3. Khối lập phương được vẽ bởi các đoạn thẳng
67
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Mặt khác, hình 4.4 khối lập phương đã bị ẩn những đoạn thẳng phía trong.

Hình 4.4. Một khối rắn thuyết phục hơn
 Màu sắc và tạo bóng
Nếu chúng ta nhìn chằm chằm và rất lâu vào khối lập phương trong hình 4.4,
chúng ta có thể thấy chúng ta đang nhìn vào một hình ảnh chìm và không phải là
bề mặt ngoài của khối lập phương. Để thuyết phục hơn chúng ta phải thêm màu
sắc để tạo ra các vật thể rắn. Hình 4.5 là hình lập phương thêm màu đỏ, nó không
giống như khối lập phương nữa. Bằng cách thêm màu sắc khác nhau cho mỗi bên
như hình 4.6 chúng ta lại thấy rõ một vật thể rắn.

Hình 4.5. Thêm 1 màu có thể tạo ra sự nhầm lẫn

68
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Hình 4.6. thêm màu sắc khác nhau làm tăng ảo giác 3 chiều
 Ánh sáng và bóng
Bằng cách sử dụng ánh sáng thì dù vật thể được tô 1 màu (hoặc vật liệu)
chúng ta vẫn có ảo giác 3D, được thể hiện trong hình 4.7

Hình 4.7. Bóng thích hợp tạo ra những ảo giác của ánh sáng.

Hình 4.8. Thêm bóng để tăng thêm tính thực tế
69
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

 Texture Mapping
Để giống với thực tế, kỹ thuật này sử dụng hình ảnh như ảnh của bề mặt hay
chi tiết thật, sau đó áp lên bề mặt của đa giác. Thay vì các vật liệu có màu sắc
đơn giản, có thể dùng gỗ, vải, gạch... kỹ thuật này áp một bức ảnh lên đa giác để
cung cấp thêm chi tiết gọi là texture mapping. Bức ảnh cung cấp gọi là texture,
các thành phần riêng của texture gọi là texels. Quá trình co dãn hoặc nén texels
trên bề mặt của đối tượng gọi là filtering. Hình 4.9 cho thấy khối đa giác được áp
texture trên mỗi bề mặt.

Hình 4.9. Texture mapping
 Fog
Sương mù là một hiệu ứng khí quyển làm mờ mờ các đối tượng trong hoạt
cảnh. Hình 1.10 cho thấy demo GLUT của skyfly.

70
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông

Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

Hình 4.10. Hiệu ứng sương mù cung cấp một ảo ảnh có sức thuyết phục với
không gian rộng
 Blending and Transparency (phối hợp và độ trong suốt)
Blending là sự kết hợp màu sắc hoặc các đối tượng trên màn hình, bạn có thể kết
hợp các hiệu ứng với nhiều mục đích khác nhau. Hình 4.11 cho thấy: đầu tiên, khối lập
phương được tạo ra lộn ngược phía dưới sàn nhà. Sau đó, sàn đá cẩm thạch được phối
hợp với khung cảnh cho phép khối lập phương hiển thị qua mặt sàn. Cuối cùng, khối
lập phương được vẽ lại phía trên bên phải và lơ lửng trên sàn. Kết quả là sự xuất hiện
phản xạ trên bề mặt đá cẩm thạch sáng bóng.

Hình 4.11. Sử dụng kết hợp để tạo hiệu ứng phản chiếu.
71
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông


Bài giảng Cơ sở đồ họa máy tính – Ngành CNTRT, TKĐH

 Antialiasing (khử răng cƣa)
Là một hiệu ứng có thể nhìn thấy trên màn hình do thực tế một bức ảnh gồm
các pixel rời rạc. Hình 1.13 có thể thấy rằng các đường tạo ra khối lập phương
bên trái có cạnh răng cưa. Bằng việc kết hợp các cạnh với màu nền đằng sau có
thể loại bỏ các cạnh lởm chởm và tạo ra các cạnh mịn hơn. Kỹ thuật pha trộn này
gọi là khử răng cưa. Cũng có thể áp dụng khử răng cưa với các cạnh đa giác để
làm cho đối tượng hoặc cảnh nhìn giống thực tế hơn.

Hình 4.12. Khối lập phương với các cạnh lởm chởm so với khối lập phương

cạnh trơn mịn
4.3.

Ứng dụng của đồ họa 3D

3D là công nghệ được xây dựng từ các phần mềm máy tính, giúp người sử dụng
có thể quan sát hình ảnh trong không gian ba chiều. Ứng dụng của công nghệ này
được sử dụng trong một số lĩnh vực đạt hiệu quả cao như Y học, xây dựng, kiến trúc,
phim, trò chơi... Tại Việt Nam công nghệ này chỉ mới được sử dụng phần lớn trong
quảng cáo và kiến trúc.
 Ứng dụng đồ hoạ 3D trong y tế
Ứng dụng công nghệ hình ảnh 3D thu hút sự chú ý của nhiều người trong lĩnh
vực y học. Nhiều bác sĩ cũng tận dụng công nghệ mới này phục vụ điều trị bệnh nhân
giúp tăng độ chính xác và hiệu quả.
Với phương pháp chụp cắt lớp điện toán (CT) hay chụp cộng hưởng từ (MRI).
Bác sĩ phải theo dõi hình ảnh 2D trên màn hình, vừa phải tưởng tượng hình ảnh trong
không gian 3 chiều đã gặp không ít khó khăn. Ứng dụng công nghệ hình ảnh 3D, bác
sĩ nhìn được các hình ảnh 3 chiều rõ nét ngay lập tức và tập trung hơn vào phẫu thuật.
 Ứng dụng đồ hoạ 3D trong xây dựng kiến trúc
72
Bộ môn Truyền thông Đa phương tiện – Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông