Introduzione Computer Graphics

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1 Knowledge Aided Engineering Manufacturing and Related Technologies Dipartimento di Ingegneria Industriale Università di Parma Introduzione Computer Graphics

2 Cosa e la computer graphics Computer Graphics genera immagini approssimazione del mondo con funzioni discrete un insieme di punti colorati (PIXELS) approssimano l immagine su display grafico Computer Graphics significa simulazione di forma e posizione di oggetti di aspetto e fisicita di movimento di oggetti di modalita di visione Grafica interattiva uno dei modi piu naturali per comunicare con il computer

3 Un esempio

4 Immagine e Modello Computer Graphics Image Processing Images Models Modeling Pattern Recognition

5 Argomenti connessi Animazione Sintesi di Immagini Computer Grafica Hardware e Architettura di Sistemi Applicazioni

6 Hardware e Architetture Sistema Grafico Display Duspositivi di Input Computer(s) Sistema Audio Periferiche di Hardcopy Network Sistema Haptic

7 Sintesi di Immagini Sintesi di Immagini Modelling Viewing Rendering

8 Pipeline di Output Dati Geometrici Programma Applicativo Database Traversal Database Traversal Trasf. di Modellazione Clipping Trasf. di Viewing 3D (Proiezioni) Trasf. di Viewing 2D Trasformazioni Geometriche Rimozione Sup. Nascoste Shading Rasterizzazione Display Pixel

9 Modeling Modeling Trasformazioni 2D Modeling 3D Modeling CSG B-rep Spatial Enum. Polygons Parametric Surf.

10 Applicazioni Desktop Publishing Visualizzazione Cartografia CAD Applicazioni Multimedia Education Virtual Reality GUI

11 Computer Graphics come tecnologia ortogonale ai settori applicativi Computer Graphics Training Progettaz./Prod. Film/Pubblicità Educazione Comunicazione Giochi ecc.

12 Penetrazione nei settori applicativi Computer Graphics per fare per fare * meglio * più rapidamente * più facilmente * più economicamente cose NON FATTIBILI senza Computer Graphics cose fattibili senza Computer Graphics

13 Struttura di un sistema grafico Modello applicativo Progr. applicativo SISTEMA GRAFICO dati risultati immagine

14 Software per un sistema grafico Graphical User Interface (GUI) Application Programming Language (API)

15 Graphical User Interface (GUI) permettono all utente di accedere e controllare le funzioni del sistema utilizzando la metafora del desktop, con gerarchie di windows

16 Genealogia di GUI Xerox Park Apple Lisa/ Mac MS Windows X11 Motif Open Look

17 Application Programming Interface (API) forniscono al programmatore una interfaccia all ambiente grafico consiste di interfacce di programmazione (librerie) definite per accedere alle risorse grafiche del sistema

18 Genealogia delle interfacce di programmazione CORE Proprietary Hierarchical PHIGS/ PHIGS+ PEX GKS OpenInventor VRML SGI GL OpenGL MS Direct X

19 Concetti base Display technology Pixels e Display memory Metriche Operazioni di base Rendering

20 Display Technology la maggior parte dei sistemi oggi sul mercato sono Display di tipo raster scan a colori scan line sono disegnate orizzontalmente le linee in diagonale sono di ritorno, e non fanno parte dell immagine

21 Pixels I dati su un display raster sono rappresentati come PIXELS un pixel e la piu piccola unita indirizzabile di uno schermo raster nessun dettaglio puo essere piu piccolo di un pixel

22 Frame Buffer a colori in un display a colori, occorre avere piu di un bit per pixel la memoria e organizzata come uno stack di piani di bit (bitplanes), in cui un singolo valore di pixel e composto di un bit da ciascun piano di bit il valore binario dal frame buffer viene passato alla look-up table per essere poi tradotto in uno specifico colore

23 Metriche Usate per confrontare e misurare le tecnologie grafiche caratteristiche del display possibilita di colore interattivita gestione di eventi di input dinamicita della scena

24 Caratteristiche del display risoluzione numero massimo di punti visualizzabili indicati generalmente come orizzontali x verticali 1280 x 1024 e lo standard di classe alta refresh rate numero di frame al secondo visualizzati dal display 60 Hz e il minimo 70+ Hz e il valore per sistemi di classe alta

25 Colore numero di colori visualizzabili 8 bits/256 colori 12 bits/4096 colori 24 bits/16.7 milioni di colori Pseudo color True color controllo del colore tramite lookup tables - N colori tra i K di una palette 0 R G B black green magenta il valore binario nel frame buffer e passato alla LUT come entry, che fornisce un valore RGB ai convertitori A/D white

26 Modelli di colore Additivo o Sottrattivo modello additivo per emettitori attivi modello sottrattivo per hardcopy Hue, Intensita e Saturazione (HIS) modo in cui gli uomini percepiscono il colore Red, Green, Blue modo in cui lavora un CRT

27 Operazioni di base spazi di coordinate trasformazioni primitive di disegno lo spazio puo essere sia 2D che 3D y y x z x

28 Trasformazioni Le trasformazioni sono operazioni usate per creare cambiamenti apparenti nella posizione, dimensione ed orientamento. Le trasformazioni principali sono: y x rotazione traslazione scala prospettiva y y x x

29 Primitive di disegno punti vettori poligoni cerchi, archi e spline polilinee meshes

30 Rendering L operazione di rendering trasforma il modello 2D o 3D in una immagine 2D descritta da interi nello spazio dello schermo (bitmap) coordinate del modello trasformazione e visualizzazione bitmap

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