Γραφικά Υπολογιστών: Αναπαράσταση Αντικείμενων 3D

Σχετικά έγγραφα
Γραφικά Υπολογιστών: Προοπτικές Προβολές (Perspective Projections)

Γραφικά Υπολογιστών: Αναπαράσταση Αντικείμενων 3D

Γραφικά Υπολογιστών: Θέαση στις 3D

Γραφικά Υπολογιστών: Βασικά Μαθηματικά

Γραφικά Υπολογιστών: Αποκοπή στις 3D Διαστάσεις

Γραφικά Υπολογιστών: Μέθοδοι Ανίχνευσης Επιφανειών (Surface Detection Methods)

Ανασκόπηση-Μάθημα 28 Τριπλό ολοκλήρωμα-κυλινδρικές-σφαιρικές συντεταγμένες

Γραφικά Υπολογιστών: Spline Αναπαραστάσεις

Γραφικά Υπολογιστών: Ανίχνευση Ακτίνας (φωτός) (ray tracing)

Ανασκόπηση-Μάθημα 29 Σφαιρικές συντεταγμένες- Εφαρμογές διπλού και τριπλού ολοκληρώματος- -Επικαμπύλιο ολοκλήρωμα α είδους

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΜΕ Η/Υ (Computer Aided Design)

Λύσεις στο επαναληπτικό διαγώνισμα 3

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΓΙΑ ΤΟ CAD

ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΡΙΑ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ

14 η εβδομάδα (27/01/2017) Έγιναν οι ασκήσεις 39, 41 και 42. Έγινε επανάληψη και λύθηκαν ερωτήματα και απορίες.

4ο Μάθημα Προβολές και Μετασχηματισμοί Παρατήρησης

MATHematics.mousoulides.com

5 ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ

ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΔΕΥΤΕΡΟΥ ΒΑΘΜΟΥ

Γραφικά Υπολογιστών: Εμφάνιση σε 2D

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ ΣΧ. ΧΡ Ενότητα 2: Αξιοσημείωτες Ταυτότητες 1. Να βρείτε τα αναπτύγματα: (α) 2

ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ B ΤΑΞΗΣ. χρησιμοποιήσουμε καθημερινά φαινόμενα όπως το θερμόμετρο, Θετικοί-Αρνητικοί αριθμοί.

Αλλαγή µεταβλητής στο τριπλό ολοκλήρωµα ( ) Β R Jordan µετρήσιµα υποσύνολα του U. R, ανοικτό µε. y y y συµβολίζει την ορίζουσα του πίνακα Jacobi

MAΘΗΜΑΤΙΚΑ. κριτήρια αξιολόγησης B ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. Πέτρος Μάρκος

ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΣΤΕΡΕΑ. Κεφάλαιο 13: Ερωτήσεις του τύπου «Σωστό-Λάθος»

b proj a b είναι κάθετο στο

Ταξινόμηση καμπυλών και επιφανειών με τη βοήθεια των τετραγωνικών μορφών.

x 3 D 1 (x 1)dxdy = dydx = (x 1)[y] x x 3 dx + x)dx = 3 x5

Διάλεξη 2: Κεντρικά Δυναμικά. Αναζητούμε λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger για κεντρικά δυναμικά

Μηχανολογικό Σχέδιο με τη Βοήθεια Υπολογιστή. Μοντέλα Περιγραφής Τρισδιάστατων αντικειμένων

ΕΝΟΤΗΤΑ 2 η Μηχανολογικά Κατασκευαστικά Σχέδια

Παραδείγματα τριπλών oλοκληρωμάτων Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ-ΨΗΦΙΑΚΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΕΙΚΟΝΩΝ Διδάσκων: Ν. ΝΙΚΟΛΑΙΔΗΣ

( ) ) V(x, y, z) Παραδείγματα. dt + "z ˆk + z d ˆk. v 2 =!x 2 +!y 2 +!z 2. F =! "p. T = 1 2 m (!x2 +!y 2 +!z 2

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΜΗΧΑΝΩΝ

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΑΛΓΕΒΡΑ

Μηχανολογικό Σχέδιο με τη Βοήθεια Υπολογιστή. Αφφινικοί Μετασχηματισμοί Αναπαράσταση Γεωμετρικών Μορφών

Γραφικά με Η/Υ. 3D Μοντέλα

{ } S= M(x, y,z) : x= f (u,v), y= f (u,v), z= f (u,v), για u,v (1.1)

CAD III (ΘΕΩΡΙΑ) ΔΙΔΑΣΚΩΝ : ΝΤΙΝΤΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ (MSC) Καθηγητής Εφαρμογών ΚΑΡΔΙΤΣΑ 2011

Μηχανολογικό Σχέδιο με τη Βοήθεια Υπολογιστή. Γεωμετρικός Πυρήνας Παραμετρική Σχεδίαση

(2) Θεωρούµε µοναδιαία διανύσµατα α, β, γ R 3, για τα οποία γνωρίζουµε ότι το διάνυσµα

(Study Guide for Final Test)

Απεικόνιση καμπυλών και επιφανειών

0 είναι η παράγωγος v ( t 0

Τεχνολογία Παιγνίων. Τεχνολογία Παιγνίων. Τεχνολογία Παιγνίων. Εισαγωγή στο Easy Java Simulations (EJS)

ds ds ds = τ b k t (3)

Επαναληπτικές Ασκήσεις στην Αναλυτική Γεωμετρία

και A = 1 Το πρόβλημα των μη ομογενών συνοριακών συνθηκών.

ΘΕΩΡΙΑ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. Μια παράσταση που περιέχει πράξεις με μεταβλητές (γράμματα) και αριθμούς καλείται αλγεβρική, όπως για παράδειγμα η : 2x+3y-8

14 η εβδομάδα (26/01/2017) Έγιναν οι ασκήσεις 28, 29 και 30. Έγινε επανάληψη στη Θεωρία Καμπυλών και στη Θεωρία Επιφανειών.

1. * Η κάθετη τοµή ορθού κανονικού τριγωνικού πρίσµατος είναι τρίγωνο Α. ισοσκελές. Β. ισόπλευρο. Γ. ορθογώνιο.. αµβλυγώνιο. Ε. τυχόν.

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΜΗΧΑΝΩΝ

ΕΝΟΤΗΤΑ 7. Σημείωση: Για τη διδασκαλία της ενότητας είναι πολύ σημαντική η χρήση των εποπτικών μέσων (στερεών και αναπτυγμάτων των στερεών).

Ενδεικτικό Φύλλο Εργασίας 1. Ορθογώνιο Παραλληλεπίπεδο - Κύβος

ΤΡΙΠΛΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ. n S f x, y,z ΔV (1) n i i i i i 1

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Υπενθύμιση Β μέρος ΟΛΑ ΟΣΑ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΞΕΡΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ. Παράλληλες: Τι θα πρέπει να. Ποιες είναι οι παράλληλες ευθείες;

ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ. Διαστάσεις σε κύκλους, τόξα, γωνίες κώνους Μέθοδοι τοποθέτησης διαστάσεων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ιατήρηση ορµής

Γραφικά Υπολογιστών: Φωτισμός

Βασικές Γεωμετρικές έννοιες

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Λογισμός ΙΙ. Χρήστος Θ. Αναστασίου Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο 3.2 Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ Η. (Σ) όπου α, β, α, β, είναι οι

1. ** Σε ορθό τριγωνικό πρίσµα µε βάση ορθογώνιο τρίγωνο ΑΒΓ (A = 90 ) και πλευρές ΑΓ = 3 cm, ΒΓ = 5 cm, η παράπλευρη ακµή του είναι 7 cm.

( ) Κλίση και επιφάνειες στάθµης µιας συνάρτησης. x + y + z = κ ορίζει την επιφάνεια µιας σφαίρας κέντρου ( ) κ > τότε η

2.5. Απλές λύσεις κυματικών εξισώσεων σε δύο και τρεις διαστάσεις

ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ

Αλλαγή µεταβλητής στο τριπλό ολοκλήρωµα ( ) Β R Jordan µετρήσιµα υποσύνολα του U. R, ανοικτό µε. y y y συµβολίζει την ορίζουσα του πίνακα Jacobi

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΜΗΧΑΝΩΝ

2 Β Βάσεις παραλληλογράµµου Βαρύκεντρο Γ Γεωµετρική κατασκευή Γεωµετρικός τόπος (ς) Γωνία Οι απέναντι πλευρές του. Κέντρο βάρους τριγώνου, δηλ. το σηµ

ΚΟΝΤΟΚΩΣΤΑΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΡΑΣΤΑΤΙΚΗΣ ΜΕ ΠΡΟΒΟΛΕΣ ΣΕ 2 ΕΠΙΠΕΔΑ (εκδοχή Σεπτεμβρίου 2014) Ε.Μ.Π.

Γραφικά με υπολογιστές. Διδάσκων: Φοίβος Μυλωνάς. Διάλεξη #07

Μαθηματικά Α Τάξης Γυμνασίου

Ημερολόγιο μαθήματος

Απαραίτητες αφού 3Δ αντικείμενα απεικονίζονται σε 2Δ συσκευές. Θέση παρατηρητή. 3Δ Μετασχ/σμός Παρατήρησης

π (α,β). Έστω τα διανύσματα π (α,β) να βρεθούν:

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

x 2 + y 2 x y

Κεφάλαιο 1. Κβαντική Μηχανική ΙΙ - Περιλήψεις, Α. Λαχανάς

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Κεντρικά Δυναμικά Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Στοιχεία Συναρτήσεων. 1. Να βρεθεί το πεδίο ορισμού των παρακάτω συναρτήσεων: στ. x 1

ΜΕΛΕΤΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Η/Υ

Homework#13 Trigonometry Honors Study Guide for Final Test#3

1.1.1 Εσωτερικό και Εξωτερικό Γινόμενο Διανυσμάτων

ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΙ- ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΦΥΛΛΑΔΙΟ 1/ Στον Ευκλείδειο χώρο ορίζουμε τις νόρμες: 0 2 xx, που ισχύει.

Βασικές Γνώσεις Μαθηματικών Α - Β Λυκείου

Γραφικά Υπολογιστών: Σχεδίαση γραμμών (Bresenham), Σχεδίασης Κύκλων, Γέμισμα Πολυγώνων

Γραφικά Υπολογιστών: 2D Μετασχηματισμοί (transformations)

Pivot Support.

log( x 7) log( x 2) log( x 1)

ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΓΛΑΝΤΖΙΑΣ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ - ΙΟΥΝΙΟΥ 2018 ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

επινόηση ιδεατών αντικειμένων και οργάνωσή τους σε έννοιες (κατηγορίες ομοειδών αντικειμένων)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 1ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανύσματα, Ευθείες Επίπεδα, Επιφάνειες 2ου βαθμού Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

ΣΧΗΜΑΤΑ-ΓΡΑΜΜΕΣ-ΜΕΤΡΗΣΗ Μιχάλης Χριστοφορίδης Ανδρέας Σάββα Σύμβουλοι Μαθηματικών

Β Γυμνασίου. Θέματα Εξετάσεων

Ενδεικτικό Φύλλο Εργασίας 1. Ορθογώνιο Παραλληλεπίπεδο - Κύβος

ΑΞΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Εισαγωγή

Παρουσίαση διπλωματικής εργασίας

Transcript:

1 ΤΕΙ Θεσσαλονίκης Τμήμα Πληροφορικής Γραφικά Υπολογιστών: Αναπαράσταση Αντικείμενων 3D (Object Representations) Πασχάλης Ράπτης http://aetos.it.teithe.gr/~praptis praptis@it.teithe.gr

2 Περιεχόμενα Μοντελοποίηση αντικειμένων στις 3D Πολύεδρα (Polyhedra) Επιφάνειες δευτέρου βαθμού - τετραγωνικές επιφάνειες (Quadric surfaces) Αναπαραστάσεις με σάρωση (Sweep representations) Κατασκευή Στερεά γεωμετρία Constructive solid geometry methods

3 Πολύεδρα (Polyhedra) Τα πολύεδρα είναι ένα σύνολο από επιφάνειες πολυγώνων που εσωκλείουν το εσωτερικό των αντικειμένων Απλός και γρήγορος τρόπος στην απόδοση (rendering) αντικειμένων Αναφέρονται ως standard αντικείμενα γραφικών Σε πολλές περιπτώσεις πακέτα εφαρμογών μας επιτρέπουν να ορίσουμε αντικείμενα ως κυρτές (curved) επιφάνειες. Στην πραγματικότητα μετατρέπονται σε mesh πολύγωνα για να εμφανισθούν Για να ορίσουμε πολύεδρα ορίζουμε τις συντεταγμένες (vertices) των πολυγώνων που απαιτούνται

Images taken from Hearn & Baker, Computer Graphics with OpenGL (2004) 4 Πολύεδρα Polyhedra (2)

5 Τετραγωνικές επιφάνειες Οι quadric είναι 3D επιφάνειες που περιγράφονται με την χρήση τετραγωνικών (quadratic) εξισώσεων (Quadric Surfaces) Στις quadric επιφάνειες περιλαμβάνονται: Σφαίρες (Spheres) Ελιψοειδείς (Ellipsoids) Tori Παραβολοειδεις (Paraboloids) Υπερβολοειδεις (Hyperboloids)

6 Quadric Επιφάνειες Σφαίρες (Spheres) Μια σφαιρική επιφάνεια με ακτίνα r και κέντρο την αρχή των αξόνων ορίζεται ως το σύνολο των σημείων (x, y, z) που ικανοποιούν την εξίσωση 2 2 2 x + y + z = Ή την παραμετρική μορφή με την χρήση των γωνιών γεωγραφικού μήκους και πλάτους x y z = = = r cosφ cosθ r cosφ sinθ r sinφ r 2 π 2 φ π 2 π θ π

7 Quadric Επιφάνειες Σφαίρες (2) z axis r P ( x, y, z ) φ θ x axis y axis

8 Sweep Αναπαραστάσεις Αναπαραστάσεις με σάρωση (sweep) είναι χρήσιμες στην δημιουργία αντικειμένων τριών διαστάσεων που έχουν (possess) μεταθετικές (translational), περιστροφικές, (rotational) ή άλλες συμμετρίες. Αντικείμενα ορίζονται από ένα σχήμα δυο διαστάσεων και μια σάρωση που κινείται και σχηματοποιεί (shape) μέσα σε μια περιοχή στον χώρο

9 Sweep Αναπαραστάσεις Παραδείγματα Images taken from Hearn & Baker, Computer Graphics with OpenGL (2004)

10 Constructive Solid Geometry Μέθοδοι Μέθοδοι δημιουργίας στερεών - Constructive Solid Geometry (CSG) είναι μια τεχνική μοντελοποίησης στερεών (solid) αντικειμένων με την δημιουργία ενός νέου αντικειμένου από δύο αντικείμενα τριών διαστάσεων χρησιμοποιώντας ένα σύνολο από πράξεις (operations). Έγκυρες πράξεις θεωρούνται Ένωση (Union) Τομή (Intersection) Διαφορά (Difference)

11 Constructive Solid Geometry Μέθοδοι (2) Images taken from Hearn & Baker, Computer Graphics with OpenGL (2004) Διαφορά Τομή

12 Constructive Solid Geometry Μέθοδοι (2) Σχεδίαση με μεθόδους CSG αρχίζει συνήθως με ένα σύνολο από απλά αντικείμενα όπως ορθογώνια παραλληλεπίπεδα, πυραμίδες, σφαίρες, κώνους κλπ. Στην αρχή δημιουργούνται δύο αντικείμενα. Τα αντικείμενα αυτά συνδυάζονται για να δημιουργήσουν ένα νέο αντικείμενο κάνοντας κάποιες πράξεις. Το νέο αντικείμενο στην συνέχεια μπορεί να συνδυασθεί με κάποιο άλλο απλό αντικείμενο και να δημιουργηθεί ένα νέο αντικείμενο. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται μέχρι το μοντέλο να σχεδιασθεί.

13 Constructive Solid Geometry Μέθοδοι (2) CSG Αντικεί νενο Τα CSG μοντέλα συνήθως αναπαρίστανται ως CSG δένδρα oper 1 oper 3 obj 1 obj 2 obj 4 oper 2 obj 2 obj 3

14 Constructive Solid Geometry Μέθοδοι (2)

15 Constructive Solid Geometry Μέθοδοι (2)

16 Ρίψη Ακτίνας (Ray-Casting) Όταν τα αντικείμενα περιγράφονται με τα όρια τους (boundary) τότε για την υλοποίηση των CSG τελεστών τους χρησιμοποιείται η ρίψη ακτίνας (ray-casting). Για τον καθορισμό των αντικειμένων που τέμνονται εφαρμόζεται η ρίψη ακτίνας με ένα σύνολο από παράλληλες γραμμές που ξεκινούν από το επίπεδο xy κατά μήκος του z άξονα. Το xy επίπεδο αναφέρεται ως επίπεδο ρίψης (firing plane)

Images taken from Hearn & Baker, Computer Graphics with OpenGL (2004) 17 Ρίψη Ακτίνας (Ray-Casting)

18 Ρίψη Ακτίνας (Ray-Casting) Οι επιφάνειες τομές κατά μήκος κάθε ακτίνας υπολογίζονται και ταξινομούνται σύμφωνα με την απόσταση από το επίπεδο xy (firing plane). Τα όρια της επιφάνειας του σύνθετου αντικείμενου, στη συνέχεια, προσδιορίζονται με συγκεκριμένο σύνολο από πράξεις

19 Ρίψη Ακτίνας Παράδειγμα Images taken from Hearn & Baker, Computer Graphics with OpenGL (2004)

20 Σύνοψη Στο σημερινό μάθημα είδαμε πως μοντελοποιούνται (κατασκευάζονται μοντέλα) τα αντικείμενα στις 3D. Τα πολύεδρα (polyedra) είναι ως επί το πλείστον η πιο διαδεδομένη τεχνική μοντελοποίησης. (Φυσικά υπάρχουν και αρκετές άλλες τεχνικές). Συχνά χρησιμοποιούνται πιο «εξωτικές» τεχνικές στην φάση της μοντελοποίησης, αλλά τα τελικά μοντέλα μετατρέπονται σε πολύεδρα πριν την απόδοσή τους (rendering).