Đồ họa máy tính chương II

Thể hiện thế giới thực trên máy tính• Chuyển tọa độ thực sang tọa độ tương đối trên máy tính • Các đối tượng hình học thực được biểu diễn bằng các đối tượng hình học được cung cấp bởi má

Chương 2 – Một số khái niệm cơ bản

Không gian màu RGB

• Màu có được bằng cách trộn ba màu cơ bản là

Red, Green, Blue Nhắc lại: phần cấu trúc và hoạt động của màn hình CRT

• Đặc tả màu: mỗi thành phần màu tương ứng với 1

số từ 0 đến giá trị lớn nhất (tùy theo số bit cho mỗi điểm ảnh)

• Các màu quen thuộc:

black = (0, 0, 0) red = (255, 0, 0)

green = (0, 255, 0) blue = (0, 0, 255)

Điểm ảnh (Pixel)

• Giá trị lớn nhất cho mỗi thành phần màu là 255 ⇒ dùng 8 bit để đặt tả mỗi thành phần ⇒ dùng 24 bit để đặt tả màu cho mỗi pixel

• Hệ màu RGB được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đồ họa hiện nay

Kiểu dữ liệu cho điểm ảnh

type point = record

x, y : real

end;

• Xác định bởi 2 tọa độ (x, y)

Thiết lập 1 điểm ảnh

• VB: PSet (x, y), color

x, y: integer

color: QBColor(integer): màu lấy từ bảng màu

• Pascal: SetPixel(x, y, color)

Định dạng file ảnh

• Ảnh được lưu xuống tập tin ở các định dạng khác nhau:

– BMP: dữ liệu được lưu trữ trực tiếp không biến đổi, giống như trên bộ nhớ

– JPG, TIF, …: các dữ liệu được nén có mất mát

• Useful link:

Device Independent Bitmap

• Định dạng ảnh không phụ thuộc vào thiết bị hiển thị và

định dạng lưu trữ

Offscreen bitmap

• Các dữ liệu chuẩn bị hiển thị có thể thao tác trên các “bộ đệm giả” rồi xuất kết quả ra màn hình Các bộ đệm giả có thể nằm trên:

– Bộ nhớ chính, xuất ra bằng lệnh chép một khối

bộ nhớ đã thao tác ra bộ đệm hiển thị.

– Bộ đệm khung không tích cực (non-active

frame buffer), hiển thị bằng lệnh lật (flip) trang (chuyển địa chỉ bắt đầu của bộ đệm khung tích

• Chuỗi đoạn thẳng (polyline)

• Đa giác (polygon)

• Kí tự (text)

Biểu diễn đoạn thẳng trên màn hình

• Xác định tập các điểm ảnh biểu diễn “tốt nhất” cho đoạn thẳng.

Quy tắc chọn điểm ảnh xấp xỉ

• Định nghĩa sai số: e(Ti) = y* - yi - 1

e(Si) = (yi - 1 + 1) - y*

• Nếu x = xa thì y = ya

• Nếu xa < x < xb: tính y*, e(Ti), e(Si), rồi xét:

Nếu e(Ti) < e(Si) thì chọn Ti, ngược lại chọn Si

• Nếu x = xb thì y = yb

• Vẽ đoạn thẳng bằng lệnh:

• Giải thuật chỉ tính toán dựa trên số nguyên: giải

Chuỗi đoạn thẳng (polyline)

• Chuỗi các đoạn thẳng nối

Đa giác (polygon)

• Bao gồm tập đỉnh (vertex) và tập cạnh (edge)

• Là chuỗi đoạn thẳng kín (trùng các đỉnh đầu và

top-• Trường hợp đặc biệt: hình vuông (square)

• Cấu trúc có sẵn: Rect, trong các ngôn ngữ thông dụng

• Vẽ hình chữ nhật:

VB: Line (x1, y1) – (x2, y2), [color], [B][F]

• Trường hợp đặc biệt: hình tròn (circle) có 2 bán kính bằng nhau.

• Vẽ ellipse:

VB: Circle (x, y), radius, [color], [start], [end], [aspect]

aspect: vertical dim./horizontal dim.

Pascal: Ellipse(left, top, right, bottom)

• Vẽ ellipse nhanh dựa trên phép tính nguyên: giải thuật Michener (xem chương 9)

• Font được điều chỉnh nhỏ thêm cho từng kích thước

• Cần được chuyển sang dạng bitmap (một cách tự động) khi dùng

• Xuất 1 chuỗi kí tự ra màn hình:

VB: Print Msg

tại tọa độ CurrentX, CurrentY Pascal: Text(x, y, string)

• Toạ độ thực (world coordinate system):

– Điểm trong mặt phẳng có tọa độ (x, y)

Thể hiện thế giới thực trên máy tính

• Chuyển tọa độ thực sang tọa độ tương đối trên máy tính

• Các đối tượng hình học thực được biểu diễn bằng các đối tượng hình học được cung cấp bởi máy tính

• Không gian hiển thị tại 1 thời điểm của máy tính có hạn ⇒

chỉ 1 phần của thế giới thực được hiển thị tại 1 thời điểm

– Vùng nhìn (viewport): phần trên màn hình mà cửa sổ được ánh xạ

lên Vùng nhìn cĩ thể chiếm tồn bộ màn hình.

High

Vùng nhìn

Màn hình Hệ tọa độ thực

Cửa sổ

• Kích thước và vị trí của cửa sổ là tùy ý.

• Vùng nhìn phải nằm trong giới hạn của màn hình.

• Hệ số tỷ lệ chiều ngang trên chiều dọc của cửa sổ

và vùng nhìn khơng cần phải bằng nhau

Hệ tọa độ thực Cửa sổ

Width

Màn hình High

Vùng nhìn

Hiện thực phép nhìn

• Ánh xạ các đối tượng từ cửa sổ lên vùng nhìn.

• Chỉ có một phần của đối tượng trong thế giới thực trong cửa sổ mới nhìn thấy ⇒ cần xén (clipping)

đi các phần nằm ngoài cửa sổ

Xem các giải thuật chi tiết ở chương 4

Window

• Mỗi quá trình quản lý duy nhất 1 cửa sổ đang được tích

cực (active) tại 1 thời điểm ⇒ cửa sổ tích cực này được

xem là “màn hình” luận lý dùng để hiển thị cho quá trình

• Thay đổi kích thước cửa sổ tích cực ⇒ kích thước màn

hình luận lý thay đổi theo

Tọa độ qui chuẩn

• Cần hiển thị trên nhiều màn hình cĩ kích thước khác nhau:

Hệ tọa độ thực

Cửa sổ

Màn hình 1

Vùng nhìn

Màn hình High

Vùng nhìn

Width 1

0

• Giảm phụ thuộc vào thiết bị hiển thị

• Không gian màu RGB

• Các đối tượng cơ bản và cách hiển thị:

– Điểm ảnh

– Ảnh

– Đoạn thẳng, chuỗi đoạn thẳng, đa giác

– Các hình 2D cơ bản: hình chữ nhật, hình vuông, hình tròn, ellipse

• Các hệ thống tọa độ: thực, màn hình, qui chuẩn