računalna grafika

Raunalna grafika

Raunalna grafika

Elementi slike

Vektorski i grafiki rasterski sustavi

Koncept interaktivne grafike

Raunalna grafika

2014/2015 Predavanje 2 2

Osnovni elementi slike

Primitivi: osnovni objekti od kojih se sastoji neka slika

Primitivi mogu biti:

o polilinije

o tekst

o ispunjena podruja (povrine)

o rasterske slike

Raunalna grafika


Polilinije

Polilinija - povezana sekvenca ravnih crta

Raunalna grafika


Polilinije

Uveanje dijela slike:

krivulja zapravo nije

glatka ve se sastoji od

vie ravnih segmenata

Slike napravljene od

polilinija ponekad

nazivamo i linijski crtei

Raunalna grafika


Polilinije

Najjednostavnija polilinija je obina ravna crta koja je

odreena s poetnom tokom (x1, y1) i krajnjom tokom

(x2, y2).

Primjer rutine za crtanje linije:

drawLine (x1, y1, x2, y2).

Specijalni sluaj:

segment se skrauje na jednu toku: drawDot (x1, y1).

Raunalna grafika


Polilinije

Polilinije moemo odrediti

pomou liste vrhova s njihovim

koordinatama:

(x0, y0), (x1, y1), (x2, y2),...(xn,yn).

Na primjer, polilinija prikazana na

slici zadana je nizom (2,4), (2,11),(6,14), (12,11), (12,4),...

Naredba za crtanje polilinije npr.

drawPolyline (poly)

poly - lista vrhova polilinije

Raunalna grafika


Polilinije

Vani atributi polilinija:

boja

debljina rubova

nain na koji su rubovi povueni

nain na koji se rubovi spajaju

Uobiajeno je da svi rubovi

jedne polilinije imaju iste

atribute

Slika gore i ispod:

polilinije s razliitim

atributima

Raunalna grafika


Tekst

Naini prikaza:

tekstualni

grafiki

Tekstualni nain:

jednostavni ulaz/izlaz alfanumerikih znakova

koristi ugraeni generator znakova

znakovi se obino ne mogu postaviti proizvoljno na zaslonu

Raunalna grafika


Tekst

Grafiki mod ispisa teksta

Primjer naredbe za ispis

teksta: drawString (x, y, string)

Uobiajeni atributi teksta:

izgled

boja

veliina

razmak

orijentacija

Font je skup alfanumerikih znakova specifina izgleda u

odreenom stilu i veliini

Raunalna grafika


Ispunjena podruja (povrine)

Primitiv ispunjenog podruja je obris ispunjen nekom bojom

ili uzorkom.

Rub ispunjenog podruja - obino poligon a mogu biti i

sloenija podruja

Raunalna grafika


Ispunjena podruja (povrine)

Primjer naredbe za crtanje ispunjenog poligona:

fillPolygon (poly, pattern);

poly liste vrhova

pattern - opis uzorka

Koritenje ispunjenih

poligona za sjenenje

3D objekta.

Raunalna grafika


Rasterske slike

Pravilno rasporeeni elementi fiksne veliine i oblika za

koje je odreena boja i nivo osvijetljenosti

Elementi - slikovni elementi ili pikseli.

Ako su slikovni elementi dovoljno mali i gusto

rasporeeni

ljudsko oko ih nee prepoznati kao zasebne

elemente, ve e ih povezati u kontinuiranu

sliku.

Raunalna grafika


Rasterske slike

Rasterska slika:

- U raunalu pohranjena kao polje numerikih vrijednosti.

- Ova matrica naziva se bitmapa (cb) ili pixmapa (boja)

Slika se pohranjuje zapisivanjem pozicije, boje ili

osvijetljenosti (razine sivog) svakog slikovnog elementa.

Raunalna grafika


Rasterske slike

bitovna matrica (bitmap) - matrica iji elementi (1, 0)

predstavljaju svjetlou (ili boju) odgovarajuih elemenata

pravokutnog rasporeda osvjetljivih toaka zaslona (slikovnih

elemenata) u dvorazinskom sustavu (informacijski kapacitet 1

bit/piksel)

matrica slikovnih elemenata (pixmap - pixel map) - matrica

iji elementi predstavljaju boju odgovarajuih elemenata

pravokutnog rasporeda osvjetljivih toaka zaslona (slikovnih

elemenata) u vierazinskom sustavu (informacijski kapacitet n

bit/piksel)

Raunalna grafika


Rasterske slike

Dvorazinska slika kurzora (a) i njegova bitmapa (b)

Raunalna grafika


Rasterske slike

Slika sa 8 moguih razina sivog (a) i vrijednosti slikovnih

elemenata lijevog gornjeg kuta za prikazanu sliku (b)

Raunalna grafika


Rasterske slikeMemorijski zahtjevi

Crno-bijele slike: jedan bit (0 bijelo, 1 crno)

256 razina sivog 8 bitova

Slike u boji jo su memorijski zahtjevnije. Boja odreenog

slikovnog elementa odreena je sa tri broja koja predstavljaju

razinu crvene, zelene i plave boje ijim mijeanjem nastaje

eljena boja

true color mod 24 bita za svaki slikovni element tj. po

jedan bajt za svaku komponentu boje

Broj bita po slikovnom elementu - dubina boje.

Raunalna grafika


Rasterske slike

Primjer raspodjele 16-bita za boje.

Bit 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00

Data x R R R R R G G G G G B B B B B

X obino G

Zato ?

Osjetljivost oka

Raunalna grafika


Rasterske slike

Prilikom prikazivanja pohranjene slike:

isitavanje podataka za svaki slikovni element istim

redoslijedom kojim su i zapisivani.

Nije potrebno zapisivati poziciju svakog slikovnog elementa

slike i pojednostavnjeno je zapisivanje i rekonstrukcija slike.

Obino: slika se sprema red po red, s lijeva na desno i od gore

prema dole.

Redove slikovnih elemenata nazivamo rasterske scan linije

Raunalna grafika


Rasterske slike Monokromatski rasteri se takoer mogu koristiti za prikaz

kontinuiranih tonskih prelaza koritenjem grupe tehnika -

polutonske transformacije (halftone approximation).

Koriste se ogranienja prostorne razluivosti oka - jedan

slikovni element se prikazuje grupom slikovnih elemenata u

bitmapi (klaster piksela)

Raunalna grafika


Vektorski i rasterski grafiki sustavi

Ovisno o arhitekturi grafikog sustava, moemo ih podijeliti na

dvije osnovne grupe:

1. vektorski grafiki sustavi (sustavi s proizvoljnom putanjom

otklonjene zrake)

2. rasterski grafiki sustavi (sustavi sa sekvencijalnom

putanjom otklonjene zrake)

Raunalna grafika


Vektorski grafiki sustavi

Masovno u upotrebi od sredine ezdesetih do sredine

osamdesetih godina 20 og stoljea

vektor = crta

Crta koja povezuje dvije (proizvoljno) odabrane toke na

zaslonu osnovni je element grafikog prikaza (random scan).

Putanja zrake odreena je slijedom naredbi iz prikazne liste ili

prikaznog programa i povezuje krajnje toke pojedinih crta

Raunalna grafika



Tipini vektorski sustav sastoji se od sljedeih dijelova:

prikazni procesor prikljuen kao U/I ureaj na glavni

procesor (CPU)

prikazna privremena memorija (display buffer memory)

vektorski generator

prikazni ureaj

Raunalna grafika



Prikazna privremena memorija ili meuspremnik za

osvjeavanje sadri prikaznu listu ili prikazni program.

Prikazna lista (ili program): niz naredbi za crtanje toaka i

linija sa koordinatama krajnjih toaka (x, y) kao i naredbi za

ispis karaktera

Naredbe za crtanje toaka, linija i karaktera interpretiraju se u

prikaznom procesoru koji digitalne koordinate toaka

prosljeuje vektorskom generatoru

Vektorski generator pretvara digitalne koordinate u analogne

vrijednosti napona za otklonski sustav katodne cijevi

Raunalna grafika



Arhitektura grafikog sustava s vektorskim prikaznim ureajem

Raunalna grafika



Nedostaci:

Vektorski grafiki sustavi nemaju mogunost prikaza

ispunjenih povrina, manipulaciju bitovima i tablicama

Prednosti:

Mogu ostvariti vee rezolucije od rasterskih sustava

Mogu prikazivati glatke kose crte.

Raunalna grafika


Rasterski grafiki sustavi

Poetkom sedamdesetih godina 20-tog stoljea dolazi do

razvoja jeftine rasterske grafike zasnovane na televizijskoj

tehnologiji

Rasterski prikazni ureaji pohranjuju primitivne oblike u

prikaznu privremenu memoriju u obliku njihovih osnovnih

sastavnih slikovnih elemenata - piksela.

Cjelovita slika prikazuje se na rasteru koji predstavlja niz

paralelnih horizontalnih redova slikovnih elemenata

Raunalna grafika



Arhitektura grafikog sustava s rasterskim prikaznim ureajem

Raunalna grafika



Putanja zrake (raster scan) pri kreiranju prikaza na rasterskom

prikaznom ureaju

Raunalna grafika



Usporedba naina kreiranja

grafikog prikaza na rasterskom i

vektorskom prikaznom ureaju:

a) idealna slika

b) slika generirana na

vektorskom ureaju

c) slika generirana na rasterskom

prikaznom ureaju

d) rasterski prikaz s ispunjenjem

slike.

Raunalna grafika



Za razliku od vektorskog prikaza - potrebno je eksplicitno

pohraniti cijelu sliku od N x M slikovnih elemenata.

Realizacija putanje zrake mnogo je jednostavnija i jeftinija

(kod vektorskih ureaja je potrebno osigurati vrlo veliku

preciznost vektorskih generatora).

Pojava jeftine RAM memorije - omoguila prevlast rasterske

tehnologije poetkom sedamdesetih godina

Raunalna grafika



Osnovne prednosti rasterske grafike:

cijena

mogunost prikaza ispunjenih podruja

neovisnost procesa osvjeavanja slike o njenom sadraju

Rasterski grafiki sustavi nisu u stanju prikazati glatku,

neprekinutu liniju ili krivulju ve samo njihove aproksimacije

Aliasing - pojava koja nastaje kao posljedica pogreke

uzorkovanja

Tehnike njenog odstranjivanja - antialiasing (primjena gradacije

osvjetljenja susjednih slikovnih elemenata na rubovima primitiva)

Raunalna grafika



Koncept interaktivne raunalne grafike

Raunalna grafika



Na sklopovskoj razini raunalo prima ulazne informacije

od interakcijskih ureaja i prenosi slike prikaznom ureaju.

Programska razina moe se podijeliti u tri dijela:

aplikacijski model

aplikacijski program

grafiki sustav

Raunalna grafika


Aplikacijski model

Aplikacijski model predstavlja podatke ili objekte koji se

prikazuju na zaslonu.

Funkcije:

sadri sve podatke, objekte i odnose meu njima koje koriste

prikazni i interakcijski dio aplikacijskog programa ili

negrafiki moduli za obradu podataka;

predstavlja objekte kombinacijom podataka i proceduralnih

opisa neovisnih o prikaznom ureaju.

Raunalna grafika


Aplikacijski model

Aplikacijski model sadri:

primitivne oblike (toka, crta, viekutni likovi u 2D ili 3D,

razliitih prostornih ploha u 3D...) od kojih je sastavljen

model objekta,

atribute objekata (vrsta crte, boja, struktura povrine...),

odnose meu objektima i dijelovima objekata (povezivanje,

spajanje...),

podatke o poloaju objekata i dijelova objekata.

Raunalna grafika


Aplikacijski program

prima i obrauje informacije od aplikacijskog modela i

korisnika

razvija aplikacijski model

generira skup grafikih izlaznih naredbi koje sadre

geometrijski opis onoga to kao i naina na koji se pojedini

objekti prikazuju.

pretvara opis dijela modela koji treba prikazati u pozive

procedura ili naredbi grafikog sustava koji se koristi za

stvaranje slikovnog prikaza (pretrauje aplikacijske baze podatakai izluivanje podataka nunih za prikaz odabranog dijela modela,

pretvorba podataka u format prikladan za ulaz u grafiki sustav)

Raunalna grafika


Grafiki sustav

Proizvodi sliku na temelju detaljnog opisa u obliku grafikih

naredbi koji generira aplikacijski program i prenosi ulaznu

informaciju od korisnika aplikacijskom programu na obradu.

Posreduje izmeu aplikacijskog programa i prikaznog

ureaja

Raunalna grafika


Grafiki sustav

Zadae:

izlazna transformacija (transformira objekt u aplikacijskom

modelu u slikovni prikaz modela);

ulazna transformacija (transformira korisniko djelovanje u

ulaznu informaciju za aplikacijski program na temelju kojih

aplikacijski program djeluje na promjenu modela i/ili slike).

Raunalna grafika


Grafiki sustav

Sastoji se od skupa izlaznih potprograma koji odgovaraju

razliitim primitivnim oblicima, atributima i drugim

elementima.

Ovi potprogrami tvore biblioteku grafikih potprograma ili

grafiki paket i mogu se pozivati iz programskih jezika

visoke razine (C, C++, C#, Pascal, LISP).

Potprogrami pokreu prikazne ureaje i na taj nain

generiraju slikovni prikaz geometrijskih primitivnih oblika i

atributa specificiranih aplikacijskim programom.

Raunalna grafika


Upravljanje interakcijom

Aplikacijski program moe od grafikog sustava zatraiti:

1. periodiko uzorkovanje ulaznih ureaja

Aplikacijski program periodiki postavlja upit o

trenutnoj vrijednosti logikog ulaznog ureaja i

nastavlja s radom.

Uzorkovanje ove vrijednosti se obavlja bez obzira da li

je dolo do promjene vrijednosti ulaznog ureaja).

Zahtjevno za interaktivne aplikacije i optereuje CPU

Raunalna grafika



Periodiko uzorkovanje

Raunalna grafika



2. ekanje u odreenom stanju na pokretaki dogaaj

interrupt driven interaction; rad aplikacije se prekida

nekim od dogaaja.

Tipian oblik interakcije: petlja pokretana dogaajima

(event-driven loop)

Trenutana vrijednost ulaznog ureaja zajedno se s

identifikatorom ureaja pohranjuje u tzv. red dogaaja

(engl. event queue) svaki put kada doe do promjene

stanja.

Izbjegava se veliko optereenje CPU-a

Raunalna grafika



ekanje na pokretaki dogaaj

Raunalna grafika



Primjer pseudokoda petlje pokretane dogaajima:

stvori poetni prikaz na temelju aplikacijskog modela

while(!kraj) { /* korisnik nije odabrao opciju kraj */

omogui izbor naredbenih objekata

/* program eka beskonano na korisnikovo djelovanje */

ekaj korisnikov izbor

switch(izbor) {

obradi izbor i upotpuni naredbu ili izvri

upotpunjenu naredbu te promijeni model ili prikaz na

zaslonu po zahtjevu

}

}

Raunalna grafika


Sljedei put:

- Grafiki cjevovod

- Osnovni algoritmi rasterske grafike

Documents

računalna grafika