ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ενότητα 10: Γραφικά υπολογιστή Πασχαλίδης Δημοσθένης Τμήμα Διαχείρισης Εκκλησιαστικών Κειμηλίων
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί ενότητας Να εξοικειωθούν οι φοιτητές με τις βασικές έννοιες των γραφικών υπολογιστή, τον τρόπο δημιουργίας εικόνων αλλά και κινούμενων γραφικών και το πως θα αντικαταστήσουν σύντομα τους συμβατικούς ηθοποιούς, τα σκηνικά και τη φωτογραφία στη βιομηχανία του κινηματογράφου και της τηλεόρασης. 4
Περιεχόμενα ενότητας Η εμβέλεια των γραφικών υπολογιστή. Επισκόπηση των τρισδιάστατων γραφικών. Μοντελοποίηση. Απόδοση εικόνας Rendering. Κινούμενα γραφικά. 5
Δισδιάστατα και τρισδιάστατα γραφικά 2D γραφικά: Εξετάζουν τη διαχείριση δισδιάστατων εικόνων. 3D γραφικά: Εξετάζουν την δημιουργία και εμφάνιση εικόνων από τρισδιάστατες εικονικές σκηνές. 6
Toy Story: H πρώτη ταινία φτιαγμένη εξ ολοκλήρου σε H/Y Εικόνα 1: Μια "φωτογραφία" ενός εικονικού κόσμου δημιουργημένης με τη χρήση τρισδιάστατων γραφικών (από την ταινία Toy Story - 1995). Πηγή: BROOKSHEAR (2009). 7
Το μοντέλο των τρισδιάστατων γραφικών Εικόνα 2: Το μοντέλο των τρισδιάστατων γραφικών. Πηγή: BROOKSHEAR (2009). 8
Μοντελοποίηση αντικειμένων (1/2) Σχήμα: Περιγράφεται από ένα πλέγμα πολύγωνων. Αποτελείται από επίπεδες έδρες planar patches. Λαμβάνεται από: Παραδοσιακές μαθηματικές εξισώσεις. Καμπύλες και επιφάνειες Bezier. Ψηφιοποίηση. Διαδικασιακά μοντέλα. fractals. Άλλες μεθόδους που ερευνώνται. 9
Πολυγωνικό πλέγμα για μια σφαίρα Εικόνα 3: Πολυγωνικό πλέγμα για μια σφαίρα. Πηγή: BROOKSHEAR (2009). 10
Μια καμπύλη Bezier Εικόνα 4: Μια καμπύλη Bezier. Πηγή: BROOKSHEAR (2009). 11
Fractal Tree Εικόνα 5: Fractal Tree. Πηγή:http://theprovincialscientist.com (Ανακτήθηκε 18 Ιουνίου, 2015). 12
Μοντελοποίηση αντικειμένων (2/2) Επιφάνεια: Μπορεί να περιγραφεί με χαρτογράφηση υφής. 13
Ανάπτυξη πολυγωνικού πλέγματος για μια οροσειρά Εικόνα 6: Δημιουργία οροσειράς με μετατοπίσεις των μέσων των πλευρών. Πηγή: BROOKSHEAR (2009). 14
Σκηνή από το Shrek 2 Εικόνα 7: Σκηνή από το Shrek 2. Πηγή: BROOKSHEAR (2009). 15
Απόδοση Εικόνας Rendering Ανάκλαση και διάθλαση. Ανάκλαση: Αναπήδηση ακτίνων φωτός από την επιφάνεια. Κατοπτρικό φως. Διάχυτο φως. Περιβαλλοντικό φως. Διάθλαση: Οι ακτίνες φωτός διαπερνούν την επιφάνεια. 16
Ανακλώμενο φως Εικόνα 8: Ανακλώμενο φως. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 17
Κατοπτρικό και διάχυτο φως Εικόνα 9: Κατοπτρικό και διάχυτο φως. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 18
Διαθλασμένο φως Εικόνα 10: Διαθλασμένο φως. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 19
Απόδοση - Rendering Περικοπή: Περιορίζει την προσοχή στα αντικείμενα μέσα στον όγκο άποψης. Μετατροπή σάρωσης: Θέσεις εικονοκυττάρου συσχετίζονται με τα σημεία στη σκηνή. Σκίαση: Καθορίζει την εμφάνιση των σημείων που συνδέονται με τα εικονοκύτταρα. 20
Προσδιορισμός περιοχής σκηνής εντός του όγκου άποψης Εικόνα 11: Προσδιορισμός της περιοχής της σκηνής η οποία βρίσκεται μέσα στον όγκο άποψης. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 21
Μετατροπή σάρωσης μιας τριγωνικής έδρας Εικόνα 12: Μετατροπή σάρωσης μιας τριγωνικής έδρας. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 22
Τεχνικές σκίασης Επίπεδη σκίαση: Δημιουργεί εδροτομημένη εμφάνιση. Gouraud και Phong σκίαση: Δημιουργεί ομαλή, στρογγυλευμένη εμφάνιση. Απεικόνιση ανάγλυφου: Δημιουργεί ανώμαλη, στρογγυλευμένη εμφάνιση. 23
Μία σφαίρα όταν αποδίδεται με επίπεδη σκίαση Εικόνα 13: Μία σφαίρα όπως μπορεί να εμφανιστεί όταν αποδίδεται με επίπεδη σκίαση. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 24
Πολυγωνικό πλέγμα με κανονικά διανύσματα στις κορυφές του Εικόνα 14: Σχηματική άποψη ενός πολυγωνικού πλέγματος με κανονικά διανύσματα στις κορυφές του. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 25
Μια σφαίρα όταν αποδίδεται με χρήση απεικόνισης ανάγλυφου Εικόνα 15: Μία σφαίρα όπως μπορεί να εμφανιστεί όταν αποδίδεται με επίπεδη σκίαση. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 26
Απόδοση μέσω διοχέτευσης Περιλαμβάνει τους παραδοσιακούς αλγορίθμους για την περικοπή, τη μετατροπή σάρωσης και τη σκίαση. Συχνά υλοποιείται μέσω υλικού. Χρησιμοποιείται ως αφηρημένο εργαλείο στις εφαρμογές γραφικών. 27
Κινούμενα γραφικά (Animation) Σχεδιάγραμμα πλάνου - Storyboard: Μια ακολουθία σκίτσων που αφηγούνται την πλήρη ιστορία. Καρέ - Frame: Μια από τις πολλές εικόνες που χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν το animation. Βασικά καρέ Key Frames: Καρέ που συλλαμβάνουν τη σκηνή σε συγκεκριμένα χρονικά σημεία. Παρένθεση καρέ In betweening: Παραγωγή καρέ για να καλυφθούν τα κενά μεταξύ των βασικών καρέ. 28
Μίμηση της κίνησης Δυναμική: Εφαρμόζει τους νόμους της φυσικής για να καθορίσει τη θέση των αντικειμένων. Kinematics: Εφαρμόζει τα χαρακτηριστικά των ενώσεων και των προσαρτημάτων για να καθορίσει τη θέση των αντικειμένων. Κατάλληλο για μέλη σώματος. Avars (articulation variables). Σύλληψη κίνησης. 29
Βιβλιογραφία 30
Τέλος Ενότητας
Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Δημοσθένης Πασχαλίδης. «ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ». Έκδοση: 1.0. Θεσσαλονίκη 2015. 32
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 33
Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 34
Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες. http://theprovincialscientist.com/wpcontent/uploads/2009/10/fractal-tree2.jpg. BROOKSHEAR, J. G. (2004), Computer Science: An Overview, 9th Edition, ISBN13: 9780321247261. BROOKSHEAR, J. G. (2009) Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ: ΜΙΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, Έκδοση: 10η, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, ISBN: 978-960-461-270-3. 35