Εικόνα. Εισαγωγικά - όραση & οπτική Ψηφιακή εικόνα και γραφικά 2Δ 3Δ εικόνες και γραφικά ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ

Transcript

1 Εικόνα Εισαγωγικά - όραση & οπτική Ψηφιακή εικόνα και γραφικά 2Δ 3Δ εικόνες και γραφικά Πολυμέσα Δρ. Γεώργιος Π. Παυλίδης

2 Εικόνα Χρησιμοποίηση Υπηρεσίες Εφαρμογές Εκμάθηση Σχεδίαση Διασύνδεση χρήστη Ανάλυση Επικοινωνία Έγγραφα Ασφάλεια Συγχρονισμός περιεχομένου ομάδας... Βάσεις δεδομένων Προγραμματισμός Συστήματα Server Μέσων Λειτουργικά Συστήματα Επικοινωνία Οπτική αποθήκευση Ποιότητα υπηρεσιών Δίκτυα Βασικά Αρχιτεκτονική υπολογιστών Κείμενο Ήχος Συμπίεση Γραφικά & Εικόνες Βίντεο Κίνηση Εικόνα Όραση, Οπτική & Ψυχοοπτική, 2Δ Ψηφιακές εικόνες & Γραφικά, 3Δ ψηφιακές εικόνες και γραφικά ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 2/169

3 Περιεχόμενα Εισαγωγή Οπτική και όραση Το φως Η όραση Οπτική και ψυχοοπτική 2Δ εικόνες και γραφικά Ψηφιοποίηση / Ψηφιακή δημιουργία Χαρακτηριστικά και μεγέθη Υλικό εισόδου/εξόδου Λογισμικό επεξεργασίας ξργ 3Δ εικόνες και γραφικά Ψηφιοποίηση / Ψηφιακή δημιουργία Χαρακτηριστικά και μεγέθη Υλικό εισόδου/εξόδου Λογισμικό επεξεργασίας ξργ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 3/169

4 Εικόνες 3Δ ΕΙΚΟΝΕΣ ΚΑΙ ΓΡΑΦΙΚΑ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 120/169

5 3D Γραφικά & Εικόνες Εικόνες = 3Δ ψηφιοποίηση Αντικείμενα Μνημεία/Αρχιτεκτονικά Χώροι/Αστικές περιοχές Γραφικά = Ειδικό λογισμικό 3Δ γραφικών 3D Studio Max Maya Blender (open source) ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 121/169

6 3Δ ψηφιοποίηση Παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή μεθόδου 3Δ ψηφιοποίησης Μέγεθος Υλικά κατασκευής Επίπεδο λεπτομέρειας ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 122/169

7 3Δ ψηφιοποίηση Κύριες μέθοδοι 3Δ ψηφιοποίησης Λέιζερ Δομημένος φωτισμός Πολλαπλή φωτογράφηση Επαφή Στερεοφωτογράφηση και βίντεο Χρήση πληροφορίας ρ υφής Μεταβολή επιπέδου εστίασης Μεταβολή φωτισμού, χρήση σκίασης Ολογραφία ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 123/169

8 3Δ ψηφιοποίηση αντικειμένων Τρισδιάστατη ψηφιοποίηση αντικειμένων Χρήση σαρωτών λέιζερ υψηλής ακρίβειας και ανάλυσης Ανακατασκευή αντικειμένων με φωτογραφικές μεθόδους Σχήμα-από-σιλουέτα Σχήμα-από-δομημένο φωτισμό ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 124/169

9 3Δ ψηφιοποίηση μνημείων και χώρων Τρισδιάστατη ψηφιοποίηση μνημείων/χώρων Χρήση σαρωτή λέιζερ τεχνικής time-of-flight Ανακατασκευή αντικειμένων με φωτογραφικές μεθόδους Πολυεικονική μη-στερεοσκοπική επίγεια φωτογραμμετρία Σχήμα-από-σιλουέτα Σχήμα-από-δομημένο από φωτισμό Ανακατασκευή με χρήση εμπειρικών, τοπογραφικών και υβριδικών μεθόδων ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 125/169

10 3Δ αναπαράσταση 3Δ ανακατασκευή αντικειμένων Εργαλεία 3Δ πολυστρωματικής παρουσίασης αντικειμένων 3Δ ανακατασκευή χώρων Στρωματογραφία με χρήση GIS 3Δ «εκτύπωση» ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 126/169

11 ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ 3Δ απεικόνιση VR Caves Διαδραστικοί σταθμοί & γυαλιά Κυλινδρικές οθόνες Ολογραφία ήμ οπίσθιας ς προβολής ρ β ής Συστήματα ΠΟΛΥΜΕΣΑ Αυτοστερεοσκοπικές οθόνες χ ς δίχρωμης χρ μης προβολής ρ β ής Τεχνικές Γεώργιος Π. Παυλίδης 127/169

12 3Δ διαδραστικές εφαρμογές Εικονικά μουσεία Μουσείο παραδοσιακών μουσικών οργάνων ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 128/169

13 3Δ διαδραστικές εφαρμογές Εικονικά μουσεία Μουσείο παραδοσιακών μουσικών οργάνων ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 129/169

14 3Δ διαδραστικές εφαρμογές Εικονικά πόλεις Περιηγήσεις σε εικονικές πόλεις ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 130/169

15 Εικόνες ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ 3Δ ΓΡΑΦΙΚΑ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 131/169

16 Βασικά χαρακτηριστικά 3Δ γραφικών Τα τρισδιάστατα γραφικά περιέχουν πληροφορία που αφορά στη δομή και στην υφή των αντικειμένων Μια εικόνα 3D γραφικών δεν είναι ένας πίνακας από pixels αλλά μια συλλογή από τρισδιάστατα αντικείμενα η οποία προβάλλεται στην οθόνη με τη χρήση αλγορίθμων και μετασχηματισμών Συνήθως τα γραφικά δημιουργούνται εξ αρχής με τη βοήθεια υπολογιστή. Όταν πρόκειται για εικόνες απαιτείται τουλάχιστον εκ των υστέρων χρήση υπολογιστή Τα 3D γραφικά αποτελούν ιδιαίτερο πεδίο έρευνας των ψηφιακών πολυμέσων με στόχο την απόδοση ρεαλιστικών ψηφιακών εικόνων με όσο το δυνατό μεγαλύτερη πιστότητα και ακρίβεια ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 132/169

17 Εφαρμογές 3Δ γραφικών Παιχνίδια Η/Υ Τηλεόραση, κινηματογράφος, ειδικά οπτικά εφέ Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών (GIS) Οπτική αναπαράσταση δεδομένων (π.χ. χημικών ενώσεων) Βιομηχανικός σχεδιασμός (π.χ. prototyping, t reverse engineering) i Ιατρική (π.χ. 3Δ Ογκομετρική αναπαράσταση τομογραφιών) Προσομοιώσεις (π.χ. fluid dynamics) Εικονική Πραγματικότητα (π.χ. χ Διαδραστικές 3D περιηγήσεις) Οπτική αναπαράσταση πολιτιστικής κληρονομιάς/εικονικά μουσεία ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 133/169

18 Ιστορική αναδρομή 60 Πρώιμη έρευνα και ανάπτυξη θεωρίας τρισδιάστατων γραφικών περιορισμένη ρ αποκλειστικά σε ακαδημαϊκούς και στρατιωτικούς χώρους 70 Ανάπτυξη παραδοσιακού graphics workflow Η έρευνα προχωράει κυρίως μέσω της χρηματοδότησης για ανάπτυξη εφαρμογών για στρατιωτικές προσομοιώσεις και σχεδίαση αυτοκινήτων 80 Generation Traversal Transformation Scan conversion Display Ανάπτυξη σημαντικών αλγορίθμων οπτικής αναπαράστασης Βελτίωση της ποιότητας των γραφικών για να καλύψουν τις ανάγκες της βιομηχανίας κινηματογράφου 90 Ανάπτυξη εξελιγμένων τεχνικών και αλγορίθμων αναπαράστασης Εστίαση ερευνητικού ενδιαφέροντος σε θέματα όπως animation, data acquisition (modeling και 3D scanning), physics, non-photoreal rendering, nonsolid object modeling (liquids) and motion simulation ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 134/169

19 Ιστορική αναδρομή 2000-σήμερα Η φωτορεαλιστική απόδοση αγγίζει πλέον επίπεδα όπου δύσκολα διαχωρίζεται μια συνθετική εικόνα από μία πραγματική Ενοποίηση των ερευνητικών περιοχών της όρασης υπολογιστών (computer vision) και των γραφικών Εμφάνιση πληθώρας καρτών γραφικών με υψηλές επιδόσεις και ικανότητες προβολής φωτορεαλιστικών τρισδιάστατων γραφικών σε πραγματικό χρόνο ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 135/169

20 Maxwell Lighting Renderer ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 136/169

21 Ιστορική αναδρομή Οι περισσότερες εξελίξεις στο χώρο των γραφικών προέκυψαν τελικά από τις ανάγκες εφαρμογών ευρείας κατανάλωσης (κυρίως παιχνίδια) της βιομηχανίας κινηματογράφου στρατιωτικών εφαρμογών ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 137/169

22 Τεχνολογίες απεικόνισης 3Δ γραφικών Σύγχρονες τεχνολογίες απεικόνισης Απεικόνιση σε Πραγματικό Χρόνο: Τεχνάσματα και υλοποιήσεις ειδικών αλγορίθμων σε hardware Φωτορεαλιστική Απόδοση: Πιστή προσομοίωση μοντέλων φωτισμού και κίνησης με υψηλό υπολογιστικό κόστος Απαιτεί τεράστια υπολογιστική ισχύ Συστοιχίες Η/Υ - Rendering Farms ( one frame per unit ) ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 138/169

23 Απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο (Real Time Rendering) Η πρόοδος του hardware γραφικών (επιταχυντές 3Δ γραφικών) ) επιτρέπει σήμερα την εκτέλεση δαπανηρών υπολογισμών φωτισμού και χρωματισμού πολύπλοκων επιφανειών σε πολύ γρήγορους ρυθμούς Ως αποτέλεσμα, η ποιότητα των απεικονιζόμενων γραφικών που την προηγούμενη δεκαετία θεωρούνταν κινηματογραφική, μπορεί να επιτευχθεί σε πραγματικό χρόνο σε έναν τυπικό προσωπικό υπολογιστή! ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 139/169

24 Απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο (Real Time Rendering) Τεχνολογία Υλικοτεχνικού Εξοπλισμού (Hardware) Η ολοένα αυξανόμενη λίστα από δυνατότητες των σημερινών επιταχυντών γραφικών περιλαμβάνει: Υπολογισμούς σκίασης σε κάθε pixel Γεωμετρικούς μετασχηματισμούς Πολλαπλά περάσματα χρώματος (lightmaps, detail textures) Μεγάλο δυναμικό εύρος παλέτας (48-128bits χρώμα) Απεικόνιση ανάγλυφου (πληροφορία υφής) Εξομάλυνση επιφανειών και γραμμών Έξυπνη απόκρυψη περιττών επιφανειών Προγραμματιζόμενα εφέ (Shaders) ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 140/169

25 Απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο (Real Time Rendering) Τεχνολογία Υλικοτεχνικού Εξοπλισμού (Hardware) Συγκριτικό παράδειγμα δύο καρτών γραφικών Graphics card ATI Radeon HD 3870 GeForce 9600GT Core Clock 775 MHz 650 MHz Memory clock 1,77 GHz 1.8 GHz Memory 512 MB 512 MB Max. resolution 2560x x1600 RAM DAC Dual 400 MHz Dual 400MHz Price ~100 ~100 ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 141/169

26 Φωτορεαλιστική απόδοση (rendering) 3Δ γραφικών Είναι η απόδοση τρισδιάστατης σκηνής με «ρεαλιστικό» τρόπο, έτσι ώστε να επιτευχθούν υψηλής ποιότητας αισθητικά αποτελέσματα όπως : Φωτισμός Φωτοσκίαση Αντανακλάσεις φωτός Ανάγλυφες επιφάνειες και διαμόρφωση υφής Τεχνητή απόδοση υγρών και αερίων Οι αλγόριθμοι φωτορεαλιστικής απόδοσης είναι στην πραγματικότητα α όηαπροσομοιωτές ο της δάδοσης διάδοσης και δά διάχυσης του φωτός μέσα σε ένα διακριτό τρισδιάστατο περιβάλλον Ένας από τους πιο σύγχρονους αλγορίθμους φωτορεαλισμού (ray tracing) βασίζεται στην παρακολούθηση της διαδρομής που ακολουθεί μέσα στην τρισδιάστατη σκηνή μία δέσμη φωτός από μια συνθετική πηγή στο χώρο καθώς ανακλάται από τα 3Δ αντικείμενα της σκηνής ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 142/169

27 ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 143/169

28 Φωτορεαλιστική απόδοση (rendering) 3Δ γραφικών Εφαρμογές 3Δ Μοντελοποίησης 3D Studio Max Maya Lightwave 3D Blender open source Madagascar (Linux) ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 144/169

29 Βασικά Δομικά Στοιχεία ενός Τρισδιάστατου δά Μοντέλου Η γεωμετρία ή γεωμετρικό πλέγμα (wireframe) Πίνακας από τρίγωνα Κάθε τρίγωνο έχει τρεις κορυφές (vertices) Για κάθε κορυφή αποθηκεύουμε (x,y,z) Η πληροφορία ρ υφής (texture) Μία ή περισσότερες εικόνες Πληροφορία χαρτογράφησης των εικόνων πάνω στο μοντέλο Ο τρόπος με τον οποίο συμπεριφέρεται όταν ακτινοβολείται από εικονικές πηγές φωτός (rendering) ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 145/169

30 Τρισδιάστατος χώρος Αριστερόστροφο Καρτεσιανό Σύστημα Συντεταγμένων Δεξιόστροφο Καρτεσιανό Σύστημα Συντεταγμένων Ένα σημείο στον χώρο ορίζεται από τρεις συντεταγμένες (x,y,z). yz) Κάθε μία αντιστοιχεί και σε έναν άξονα. ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 146/169

31 Τρισδιάστατος χώρος Μετατόπιση, Περιστροφή και Κλιμάκωση Όλα τα τρισδιάστατα μοντέλα αποτελούνται από ένα σύνολο σημείων (x,yz). 6 Βαθμοί ελευθερίας κινήσεων μέσα στον χώρο Θέση (x,y,z) Προσανατολισμός (pitch, roll, yaw) ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 147/169

32 Τρισδιάστατος χώρος Μετατόπιση ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 148/169

33 Τρισδιάστατος χώρος Περιστροφή ρ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 149/169

34 Τρισδιάστατος χώρος Κλιμάκωση ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 150/169

35 Λογικές Αναπαραστάσεις Τρισδιάστατων Μοντέλων Νέφος Σημείων Point Cloud - Vertices Ορίζεται ένα σύνολο σημείων που μοιράζονται το ίδιο τρισδιάστατο καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων Κάθε σημείο φέρει την πληροφορία που το τοποθετεί σε μία συγκεκριμένη θέση μέσα στον τρισδιάστατο χώρο. Η πληροφορία αυτή αποτελείται από τρεις διαφορετικές τιμές, μία για κάθε άξονα (x,y,z) ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 151/169

36 Λογικές Αναπαραστάσεις Τρισδιάστατων Μοντέλων Ογκομετρικά στοιχεία Volumetric Pixels (Voxels) Αντίστοιχο του pixel αλλά σε τρεις διαστάσεις Αναπαριστά ένα κύβο σε έναν διακριτό τρισδιάστατο χώρο Εφαρμόζεται κυρίως για απεικόνιση ιατρικών δεδομένων ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 152/169

37 Λογικές Αναπαραστάσεις Τρισδιάστατων Μοντέλων Τριγωνικό ργ Πλέγμα Triangulated Mesh Γιατί τρίγωνα; Τα τρίγωνα έχουν το χαρακτηριστικό να ορίζουν πάντα μία επίπεδη περιοχή ακόμα και όταν βρίσκονται σε ένα τρισδιάστατο καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων Ένα οποιοδήποτε τρισδιάστατο σχήμα μπορεί να προσεγγισθεί με μεγάλη ακρίβεια με κάποιο πλήθος τριγώνων μγ η ρβ μ ή ς ργ Αποτελεί την πλέον διαδεδομένη τεχνική για την προβολή τρισδιάστατων αντικειμένων με χρήση Η/Υ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 153/169

38 ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 154/169

39 Λογικές Αναπαραστάσεις Τρισδιάστατων Μοντέλων Πολυγωνικό Πλέγμα Polygonal Mesh Γιατί όχι και τετράπλευρα σχήματα αντί τριγώνων; (Quadrilaterals) Πλεονεκτήματα 1. Πάντα ορίζουν ένα επίπεδο 2. Οποιοδήποτε σχήμα μπορεί να περιγραφεί από ένα πλήθος τριγώνων. 1. Αναπαράσταση της ίδιας περιοχής με ένα τετράγωνο αντί για δύο τρίγωνα 2. Ιδανικό σχήμα για την χαρτογράφηση της πληροφορίας υφής Τρίγωνα Τετράγωνα Μειονεκτήματα 1. Το πλήθος των τριγώνων που μπορεί να χρειαστούν για την περιγραφή ενός αντικειμένου μπορεί να είναι πολύ μεγάλος 2. Απαιτούν μεγαλύτερο αποθηκευτικό χώρο 1. Δεν ορίζουν πάντα ένα επίπεδο στο χώρο 2. Σε κάποιες περιπτώσεις είναι αδύνατο να περιγράψεις βασικά τρισδιάστατα σχήματα (π.χ. χ πυραμίδα) ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 155/169

40 Σύγχρονες εφαρμογές 3Δ μοντελοποίησης υποστηρίζουν ταυτόχρονα τρίγωνα και τετράγωνα για την εκμετάλλευση των πλεονεκτημάτων και των δύο λογικών αναπαραστάσεων ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 156/169

41 Λογικές Αναπαραστάσεις Τρισδιάστατων δά Μοντέλων Παραμετρικές αναπαραστάσεις Χρήση καμπυλών τύπου basic-splines ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 157/169

42 Λογικές Αναπαραστάσεις Τρισδιάστατων δά Μοντέλων Χάρτης βάθους (depth map) Τεχνική χρήσης φωτοσκίασης για την τεχνητή απεικόνιση της τρίτης διάστασης Τα σημεία κοντά στο θεατή απεικονίζονται περισσότερο φωτεινά ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 158/169

43 Λογικές Αναπαραστάσεις Τρισδιάστατων Μοντέλων Πληροφορία Υφής και Χαρτογράφησή της (Texture Mapping) Η διαδικασία κατά την οποία εφαρμόζεται υφή (texture) πάνω σε αντικείμενο, έτσι ώστε να δοθεί πιο ρεαλιστική απεικόνιση του υλικού από το οποίο αποτελείται το αντικείμενο π.χ. για να φανεί ότι το αντικείμενο είναι από μάρμαρο, χρησιμοποιούμε μια φωτογραφία μαρμάρου ως texture. Η χρήση των textures αποσκοπεί στην απόδοση ρεαλισμού αλλά και στην προσέγγιση χαρακτηριστικών κάποιων επιφανειών που με κλασική μοντελοποίηση θα ήταν πολύ δύσκολο Μπορεί να βοηθήσει στην απλοποίηση της γεωμετρικής πληροφορίας ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 159/169

44 Λογικές Αναπαραστάσεις Τρισδιάστατων Μοντέλων Κάθετο διάνυσμα (Normal) Μια επιφάνεια έχει δύο όψεις. Πως καθορίζουμε ποια είναι η μπροστά και ποια η πίσω; Λύση: Με την υπολογισμό του εξωτερικού γινομένου των διανυσμάτων CB x CA ή CA x CB. Το μοναδιαίο διάνυσμα (normal) είναι κάθετο στην επιφάνεια που ορίζει το τρίγωνο στον τρισδιάστατο χώρο. Κορυφές οργανωμένες αριστερόστροφα Κορυφές οργανωμένες δεξιόστροφα ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 160/169

45 Ειδικές τεχνικές δυναμικής διαμόρφωσης των 3Δ Δ αντικειμένων Για να παραστήσουμε με ρεαλισμό πολύπλοκους χώρους, όπως πόλεις, μνημεία, δάση, απαιτείται να ενσωματώσουμε λεπτομερή μοντέλα Μεγάλη σπατάλη πόρων, διότι πολλά από αυτά τα μοντέλα φαίνονται από μακριά ή από συγκεκριμένες οπτικές γωνίες και δεν είναι αισθητή η λεπτομέρειά τους Γιατί να απεικονίζουμε με λεπτομέρεια κάτι που τελικά δε φαίνεται; Λύση Μοντέλα πολλαπλών αναλύσεων Αντικατάσταση γεωμετρικής πληροφορίας από απλή εικόνα - φωτογραφία ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 161/169

46 Ειδικές τεχνικές δυναμικής διαμόρφωσης των 3Δ Δ αντικειμένων Μοντέλα πολλαπλών αναλύσεων Επιλεκτική απεικόνιση διαδοχικά απλούστερων εκδόσεων του ίδιου αντικειμένου όσο αυτό απομακρύνεται από τον παρατηρητή Η επιλογή της ανάλυσης του μοντέλου μπορεί να υπολογισθεί από την περιοχή που καλύπτει το αντικείμενο στην εικόνα περιοχή που καλύπτει το αντικείμενο στην εικόνα Μικρότερο προβαλλόμενο αντικείμενο μικρότερη ανάλυση μοντέλου ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 162/169

47 Προοδευτική βελτίωση της γεωμετρίας για απεικόνιση και μετάδοση μεγάλου όγκου δεδομένων ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 163/169

48 ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ε Ειδικές δ έ τεχνικές έ δ δυναμικής ή δ διαμόρφωσης ό των 3Δ αντικειμένων έ Δυναμικά Μοντέλα Πολλαπλών Αναλύσεων Ειδικά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί για τον αυτόματο υποβιβασμό της ανάλυσης (ακόμα και τμημάτων) ενός μοντέλου Κύρια εφαρμογή η απεικόνιση γεωγραφικών περιοχών ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 164/169

49 Προγραμματισμός 3Δ Γραφικών Τι είναι η Open Graphics Gap Library; bay; Είναι ένα API (Application Programming Interface) γραφικών, δηλαδή ένα σύνολο (βιβλιοθήκη) έτοιμων συναρτήσεων που βοηθούν στη σχεδίαση και το χειρισμό γραφικών σε υπολογιστή Γιατί OpenGL; Είναι διαδεδομένη σε όλες τις μεγάλες πλατφόρμες (Silicon Graphics, Apple, Unix (Linux), Windows) Υποστηρίζεται σε επίπεδο hardware από όλες τις γνωστές κάρτες γραφικών Είναι αρκετά ισχυρή και μας επιτρέπει να ένα μεγάλο εύρος ενεργειών σε γραφικά με μοναδικό περιορισμό την υπάρχουσα υπολογιστική ισχύ Η ID interactive, με το QUAKE, ήταν η πρώτη που τη χρησιμοποίησε η για παιχνίδι ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 165/169

50 Προγραμματισμός 3Δ Γραφικών Παράδειγμα κώδικα OpenGL: glbegin(gl_triangles); glcolor3f(1.0, 0.0, 0.0); glvertex3f(-4.0, -2.0, 0.0); glcolor3f(0.0, 1.0, 0.0); glvertex3f(4.0, -2.0, 0.0); glcolor3f(0.0, 0.0, 1.0); glvertex3f(0.0, 5.0, 0.0); glend(); // red // green // blue ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 166/169

51 Προγραμματισμός 3Δ Γραφικών Άλλα γνωστά APIs (Application Programming Interface) γραφικών DirectX Direct3D Δημιουργία της Microsoft και διαθέσιμο μόνο για συστήματα που λειτουργούν με Microsoft Windows Αποτελεί τη βάση για τα γραφικά στις παιχνιδομηχανές της Microsoft (ΧΒΟΧ, ΧΒΟΧ 360) Υλοποίηση σε hardware στις κάρτες γραφικών Κώδικας για τη σχεδίαση ενός τριγώνου: /* A 3-vertex polygon definition */ D3DLVERTEX v[3]; /* Vertex established */ v[0]=d3dlvertex( D3DVECTOR(0.f, 5.f, 10.f), 0x00FF0000, 00FF0000 0, 0, 0 ); /* Vertex established */ v[1]=d3dlvertex( D3DVECTOR(0.f, 5.f, 10.f), 0x0000FF00, 0, 0, 0 ); /* Vertex established */ v[2]=d3dlvertex( D3DVECTOR(0.f, 5.f, 10.f), 0x000000FF, 0, 0, 0 ); /* Function call to draw the triangle */ pdevice->drawprimitive( D3DPT_TRIANGLELIST, D3DFVF_LVERTEX, v, 3, 0 ); Glide Δημιουργία της 3dfx για τις κάρτες γραφικών τύπου Voodoo Βασισμένο στην OpenGL με στόχο την βελτιστοποίηση για παιχνίδια ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 167/169

52 Προγραμματισμός 3Δ Γραφικών Virtual Reality Modeling Language (VRML) Γλώσσα μοντελοποίησης εικονικής πραγματικότητας Για την περιγραφή τρισδιάστατων διαδραστικών κόσμων και αντικειμένων για χρήση στον Παγκόσμιο Ιστό Σε ASCII ή UTF8 αρχεία, επέκταση.wrl, συνδυασμός πρωτογενών στοιχείων, περιγραφή της δυναμικής τους, χρήση Java ή Javascript σεναρίων για έλεγχο συμπεριφοράς Υποστηρίζεται η μεταφόρτωση σε μορφή gzip Interpreted programming language και όχι compiled ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 168/169

53 Προγραμματισμός 3Δ Γραφικών Virtual Reality Modeling Language (VRML) #VRML V2.0 utf8 Shape { geometry Cylinder { radius 0.1 height 3.0 } appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } } Transform { translation children [ Shape { geometry Sphere {} appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } } ] } ΠΟΛΥΜΕΣΑ Γεώργιος Π. Παυλίδης 169/169