Γραφικά Υπολογιστών: Εισαγωγή

Transcript

1 1 ΤΕΙ Θεσσαλονίκης Τμήμα Πληροφορικής Γραφικά Υπολογιστών: Εισαγωγή Πασχάλης Ράπτης

2 2 Περιγραφή Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι? Περιοχές εφαρμογής Περίγραμμα μαθήματος Θεωρία Ασκήσεις Πράξης (εργαστήρια προαιρετικά) Εξετάσεις Βιβλία Βοηθήματα Ερωτήσεις

3 3 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; Γραφικά Υπολογιστών περιγράφουν οποιαδήποτε χρήση των υπολογιστών για δημιουργία, επεξεργασία και χειρισμό εικόνων. Η δημιουργία εικόνων αναφέρεται σε εικόνες από έναν εικονικό κόσμο γραφικών αντικείμενων από μια συγκεκριμένη οπτική γωνία

4 4 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; Εικονοποίηση: Αναπαράσταση 2D εικόνων, με αντικείμενα γραφικά, από έναν εικονικό κόσμο και μια συγκεκριμένη οπτική γωνία, σε μια συσκευή γραφικών (συνήθως σε πλεγματική οθόνη) Μοντελοποίηση: μαθηματικός ορισμός σχήματος και εμφάνισης (αναπαράσταση 3D αντικειμένων) Rendering: δημιουργία σκιών σε εικόνες από 3D υπολογιστικών μοντέλων (αποδοση 2D εικόνων από 3D μοντέλα) Animation: δημιουργία ψευδαίσθησης της κίνησης με την εμφάνιση διαδοχικών εικόνων

5 5 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; Συγγενικοί τομείς, αλλά διαφορετικοί Επεξεργασία εικόνας Όραση Υπολογιστή (computer vision) Άλλοι κοντινοί τομείς : Αλληλεπίδραση/HCI Εικονική πραγματικότητα (VR) visualization, : : :.

6 6 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; (1) Εικόνα 1. Η εμφάνιση ενός αντικειμένου στο φώς. 2. Κάτι που αντιστοιχεί σε ένα σχέδιο (pattern) από φώς Αναπαράσταση σε Υ/Η Δειγματοληψία (pixel) Αντικείμενο (object) Συνάρτηση Functional

7 7 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; (2) Εικόνα 1. Η εμφάνιση ενός αντικειμένου στο φώς. 2. Κάτι που αντιστοιχεί σε ένα σχέδιο (pattern) από φώς Αναπαράσταση σε Υ/Η. Δειγματοληψία (pixel). Αντικείμενο (object). Συνάρτηση Functional

8 8 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; (3) Εικόνα 1. Η εμφάνιση ενός αντικειμένου στο φώς. 2. Κάτι που αντιστοιχεί σε ένα σχέδιο (pattern) από φώς Αναπαράσταση σε Υ/Η. Δειγματοληψία (pixel). Αντικείμενο (object). Συνάρτηση (functional)

9 9 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; (4) Εικόνα 1. Η εμφάνιση ενός αντικειμένου στο φώς. 2. Κάτι που αντιστοιχεί σε ένα σχέδιο (pattern) από φώς Αναπαράσταση σε Υ/Η. Δειγματοληψία (pixel). Αντικείμενο (object). Συνάρτηση (functional)

10 10 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; (5) Εικόνα 1. Η εμφάνιση ενός αντικειμένου στο φώς. 2. Κάτι που αντιστοιχεί σε ένα σχέδιο (pattern) από φώς Αναπαράσταση σε Υ/Η. Δειγματοληψία (pixel). Αντικείμενο (object). Συνάρτηση (functional)

11 11 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; (6) Εικόνα 1. Η εμφάνιση ενός αντικειμένου στο φώς. 2. Κάτι που αντιστοιχεί σε ένα σχέδιο (pattern) από φώς Αναπαράσταση σε Υ/Η. Δειγματοληψία (pixel). Αντικείμενο (object). Συνάρτηση (functional)

12 12 Γραφικά Υπολογιστών Τι είναι; (7) Εικόνα 1. Η εμφάνιση ενός αντικειμένου στο φώς. 2. Κάτι που αντιστοιχεί σε ένα σχέδιο (pattern) από φώς Αναπαράσταση σε Υ/Η. Δειγματοληψία (pixel). Αντικείμενο (object). Συνάρτηση (functional)

13 13 Διαδραστικά Γραφικά Υπολογιστών Επιτρέπει τους χρήστες να έχουν γρήγορη οπτική ανάδραση (απάντηση) στις ενέργειές τους. Τυπικά έχουμε τον παρακάτω κύκλο: INPUT Ποντίκι (Mouse) Tablet and stylus Σαρωτής (Scanner) Live video streams PROCESSING DISPLAY/ OUTPUT Οθόνη - Εκτυπωτής Video recorder Προβολέας VR/AR headset

14 14 Διαδραστικά Γραφικά Υπολογιστών (2) Sketchpad αναπτύχθηκε στην δεκαετία του 60, ήταν η πρώτη διαδραστική εφαρμογή γραφικών με υπολογιστές, κάνοντας χρήση light pen, πληκτρολόγιο και οθόνη. Επέτρεπε τους χρήστες να δημιουργήσουν σχέδια - γραφήματα. Ο Dr. Ivan E. Sutherland ανέπτυξε το Sketchpad ως μέρος του διδακτορικού του. Ασχολήθηκε με γραφικά, σχεδιασμό κυκλωμάτων, computer hardware και ρομποτική.

15 15 Τελικά Τα τελευταία χρόνια οι υπολογιστές (λογισμικό-υλικό) εφαρμόζουν πολλές έννοιες-τεχνικές γραφικών με αποτελεσμα τα γραφικά υπολογιστών είναι τώρα παντού-παρόντα (ubiquitous). Τελικά μπορούμε να πούμε ότι τα γραφικά υπολογιστών καλύπτουν οτιδήποτε επιτυγχάνεται -πραγματοποιείται οπτικά στους υπολογιστές

16 16 Εφαρμογές των Γραφικών Εφαρμογές που χρησιμοποιούν γραφικά υπολογιστών: Σχεδίαση με Η/Υ (Computer aided design) Εμφάνιση δεδομένων (επιστημονική οπτικοποίηση - scientific visualisation) Κινηματογραφικές ταινίες (films) Διαφημίσεις Ηλεκτρονικά παιγνίδια (games) Εικονική/Προσθετική πραγματικότητα (virtual/augmented Reality - VR/AR) και άλλες εφαρμογές Αλληλοκάλυψη

17 17 Σχεδίαση με Υπολογιστή (CAD)

18 18 Επιστημονική Οπτικοποίηση - Scientific Visualisation Γραφικά για επιστημονικά -scientific (φυσική, χημεία, μαθηματικά) δεδομένα

19 Επιστημονική Οπτικοποίηση - Scientific Visualisation Γραφικά για την μηχανική (engineering)

20 20 Επιστημονική Οπτικοποίηση - Scientific Visualisation Γραφικά για την ιατρική (medical)

21 21 Κινηματογραφικές Ταινίες Films (1)

22 22 Κινηματογραφικές Ταινίες Films (2)

23 Toyota Auris TV advertising.flv.mp4 Opel Corsa commercial [2011].mp4 Διαφημίσεις

24 24 Παιγνίδια-Games

25 25 Virtual Reality Headset.mp4 Εικονική Πραγματικότητα

26 26 Αυξητική (augmented) Πραγματικότητα AR - Augmented Reality Διαδραση Επίδειξη - demo Με παρακολούθηση του χεριού Ιατρική εκπαίδευση Κτίριο

27 27 Καλές τέχνες - Computer Art Γραφικά για καλλιτέχνες

28 28 Καλές τέχνες - Computer Art Γραφικά για καλλιτέχνες

29 29 Προσομοίωση - Simulation Δημιουργία γραφικών μοντέλων για φυσικά και οικονομικά συστήματα - εκπαιδευτικά εργαλείαβοηθήματα. Sinus Surgery Simulator Flight Simulator Mars Rover Simulator

30 30 Περιγραφή Μαθήματος Στο μάθημα θα εξετάσουμε τις παρακάτω ενότητες: Μαθηματικά Preliminaries Viewing in 2D Raster Γραφικά Viewing in 3D 3D Μοντελοποίηση Αντικειμένων Φωτισμός και Rendering επιφανειών Animation Κατασκευή παιγνίων

31 31 Εξετάσεις Εξέταση: Άσκηση: Παρουσίαση ενός θέματος:

32 32 Επικοινωνία Πασχάλης Ράπτης: Γραφειο 105

33 33 Ερωτήσεις Ερωτήσεις;