Lesson 1: | Kỹ thuật đô họa và Hiện thực ảo Computer Graphics And Virtual Reality e Kỹ Thuật đồ họa cơ sở e Kỹ Thuật đồ họa tiên tiến e Hiện thực ảo - VRML Le Tan Hung hunglt@it-hut.e
Trang 1
Lesson 1: |
Kỹ thuật đô họa và Hiện thực ảo
Computer Graphics And Virtual Reality
e Kỹ Thuật đồ họa cơ sở
e Kỹ Thuật đồ họa tiên tiến
e Hiện thực ảo - VRML
Le Tan Hung hunglt@it-hut.edu.vn
A Brief History of Computer Graphics
1885 - CRT (Cathode Ray Tube)
1887 - Edison patents motion picture camera
1888 - Edison and Dickson
SSESSeSSeE-S=| record motion picture photos
on a wax cylinder
irs —
THOMAS A EDMSOM, lee 214 Labonte Asem, Ovmngn J
A Brief History of Computer
Graphics
A Brief History of Computer
Graphics
1963
e IBM creates the 360 models
- One of the First General Purpose
Mainframes
Computer Graphics:
1960-1970
1960 William Fetter (Thuat ngi& kỹ thuật
dé hoa may tinh (Computer Graphics)
1960 - SAGE (Semi-Automatic Ground Environment System) But e Ivan Sutherland’s PhD
1980-1963 Dự an Sketchpad tai MIT - máy đề tương tác người
1963 Ivan shutherland ‹hội nghi Fall - Loop
Joint Computer - lan dau tién kha nang
tạo mới, hiên thị và thay đôi được thực hiện trong thời gian thực trên màn
e Display something
e User moves light pen
e Computer generates new
Wireframe graphics - Sutherland tao ra rat nhiéu
A Brief History of Com
product:
- Odyssey Pinball
1967
- GE introduces first full colour real time flight simulator for NASA
SP3 was the first of the NOVOVIEWS certified by
the FAA for Phase III training
Trang 2Lịch sử phát triển
1970-1980
CG:1970-1980
Raster Graphics
Beginning of graphics
standards
- IFIPS
e GKS: European effort
- Becomes ISO 2D standard
e Core: North American effort
- 3D but fails to become ISO
standard
A Brief History of Computer
Graphics Pe
e Intel develop the 8080 processor
1975
e Mandelbrot plots fractals
e Bill Gates starts Microsoft
1976
e Steve Jobs and Steve Wozniak start Apple
e Academy of Motion Pictures Art and Sciences
introduces Visual Effects category for Oscars
80-90
e CG: 1980-1990
— Special purpose hardware
@ Silicon Graphics geometry engine
— VLSI implementation of graphics pipeline
— Industry-based standards
e PHIGS
e RenderMan
— Networked graphics: X Window System
A Brief History of Computer Graphics
1973
e Michael Crichton’s “Westworld”
uses 2D graphics
e First time computer is used for image manipulation
e Featured scenes that showed audiences the world viewed by the eye circuitry of a synthetic human (played by a very real Yul Brenner) in
a future Western theme park This effect was achieved with 2D computer graphics tools mostly derived from image processing techniques
A Brief History of Compute Graphics
1977 Star Wars wins oscar for special effects
1978 Superman wins oscar for special effects
1979 Alien wins oscar for visual effects
1980 The Empire Strikes Back wins oscar for visual effects
A Brief History of Computer Graphics
19811 1pm introduces the first IBM PC (16 bit 8088
chip)
¢ Raiders of the Lost Ark wins
an oscar for visual effects
Trang 3
A Brief History of Computer
Graphics
1982
e The Genesis Effect (ILM)
for Startrek Il is the first all
computer animated visual
effects shot for film
A Brief History of Computer
1985
e The Last Starfighter is the first live
action feature film with realistic
computer animation of highly detailed
models
1989
e The Abyss is the first movie to include
convincing 3D character animation
A Brief History of Computer
Graphics
1995
e Quake Released by
Id Software
e Toy Story becomes
the first fully 3D
computer animation
feature film
A Brief History of Computer Graphics
e First Coke Polar Bears Commercial
Lịch sử phat trién
90-00
e CGraphics: 1990-2000 L
© OpenGL API e Photorealism 7
e Tao ra b6 phim hoat hinh hoàn ° erapnis cares chinh dau tién (Toy Story)
> oy re > x -— Nvidia, ATI, 3DLabs
* kha nang moi cua phan e Game boxes and game players
Cứng push the market
- Blending cho công nghiệp sản xuat
— Accumulation, stencil buffer phim: Maya, Lightwave
A Brief History of Comr Graphics
1996
e Independence Day wins oscar for visual effects
1997
e® Titanic wins oscar for visual effects
e PIXAR wins oscar for bes
short film: Geri's Game
Trang 4
A Brief History of Computer
Graphics
1998
e Armageddon
e Mouse Hunt
e Bugs Life
e The Matrix z7
e Star Wars: The Phanto at
Menace
e Disney’s Tarzan
A Brief History of Computer Graphics
2 000 2 002 Microsoft's XBOX
e Sony Playstation II
e Walking with Dinosaurs
e Disney’s Shrek
Kỹ thuật đồ họa vi tính
e Definition (ISO)
- Method and Technologies for converting data to and froma
graphics devices via a computer
e Computer Graphics (Kỹ thuật đồ hoạ máy tính) là một lĩnh
vực của Công nghệ thông tin mà ở đó nghiên cứu, xây
dựng và tập hợp các công cụ (mô hình lý thuyêt và phân
mêm) khác nhau đề:
e kiến tạo, lựu trữ, xử lý Các mô hình (model) và hình ảnh
(image) của đôi tượng
e Computer graphics deals with all aspects of creating
images with a computer
Interactive Computer Graphics: - user controls contents, structure, and
appearance of objects and their displayed images via rapid visual feedback
ÿ thuật đồ hoạ điểm
Sample based-Graphics)
e Các mô hình, hình ảnh của các đối tượng duoc hién thị
thông qua từng pixel (từng mẫu rời rạc)
e Dac diém:
- C6 thé thay ddi thuộc tính
- Xoá đi từng pixel của mô hình và hình ảnh các đối tượng
- Các mô hình hình ảnh được hiền thị như một lưới điểm (grid) các
pixel rời rạc,
= Tung pixel đều có vị trí xác định, được hiển thị với một giá trị rời rạc (sô nguyên) các thông sô hiên thị (màu sắc hoặc độ sáng)
- _ Tập hợp tắt cả các pixel của grid cho chúng ta mô hình, hình ảnh đối
tượng mà chúng ta muốn hiển thị
Bitmap Pascal / C
ram
SRGP library
¬ graphics algorithms
X Window
a
Image
oe image formats, compression, transfer
Kỹ thuật đồ hoạ vector
model) cho mô hình hoặc hình ảnh
của đối tượng
e Xác định các thuộc tính của mô hình hình học này,
© Qua trình tô trat (rendering) dé hién thị từng điểm của mô hình, hình ảnh thực của đối tượng
e Vector = geometrical model + rendering
Trang 5
Vi du vé hinh anh dé hoa Vector
_——
Raster and Vector Graphics
e Raster
-_ Hình ảnh và mô hình của các vật thể được biểu diễn bởi tập hợp các
diém cua grid
-_ Thay đổi thuộc tính của các pixel => thay đổi từng phần và từng vùng
của hình ảnh
- Copy duoc cac pixel từ một hình ảnh này sang hình ảnh khác
e Vector
Không thay đổi thuộc tính của từng điểm trực tiếp
—_ Xử lý với từng thành phần hình học cơ sở của nó và thực hiện quá
trình tô trát và hiên thị lại
-_ Quan sát hình ảnh và mô hình của hình ảnh và sự vật ở nhiều góc
độ khác nhau bằng cách thay đổi điểm nhìn và góc nhìn
Phân loại theo hệ toạ độ
ÿ thuật đồ hoạ 2 chiều
Kỹ thuật d6 hoa
ÿ thuật đô hoa ba chiều
„ _ Kỹ thuật đồ hoạ hai chiêu: là kỹ thuật đồ hoạ máy tính sử dụng hệ
toa độ hai chiêu (hệ toạ độ phẳng), sử dụng rất nhiều trong kỹ
thuật xử lý bản đô, đô thị
» Ky thuật đồ hoạ ba chiêu: là kỹ thuật đồ hoạ máy tính sử dụng hệ
toạ độ ba chiêu, đòi hỏi rất nhiều tính toán và phức tạp hơn nhiêu
so với kỹ thuật đô hoạ hai chiêu
Muscle Model
Hair Render and Touch up
Phân loại các lĩnh vực của Computer Graphics
CAD/CAM System
Đồ hoạ minh hoạ
Đồ hoa hoạt hình và
Kỹ thuật đồ nghệ thuật
Xử lý đô Kỹ thuật nhận dạng
hoa
Kỹ thuật phân tích và
Phân loại theo chức nắng
e Kỹ thuật xử lý ảnh (COMPUTER IMAGING)
e Ky thuat nhan dang (Computer Vision techniques attempt to provide meaning to computer) images
e Ky thuat tng hop anh (Computer Graphics)
e Geometry modelling
Trang 6Các ứng dụng tiêu biểu của kỹ thuật đồ
họa
Tạo các biểu đồ trong thương mại, khoa học, kỹ thuật,
minh hoa
Tự động hoá văn phòng và chế bản điện tử
Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính (CAD_CAM)
Lĩnh vực giải trí, nghệ thuật và mô phỏng
Điều khiển các quá trình sản xuất (Process Control)
Lĩnh vực bản đồ (Cartography) GIS
Square: Final Fantasy
Pixar: Monster's Inc
Computer Aided Design (CAD) CAD-CAM application
Á DI
hà L,
dani U5 Cys [iMuwrt1fw Xi =2”
Trang 7
Core,
GKS, GKS-3D
CGl (device interface)
CGM (metafile)
X-window
PHIGS+ (PEX)
IGES
OpenGL
DirectX
PHIGS (3D and realtime)
Mô hình hệ thống đồ họa
Input and output devices
Application program
Graphics hardware
Thanh phan trong chức năng của
kỹ thuật đô hoạ
concerned with:
- modeling
- lighting property
| MODELING —3 RENDERING —3 ĐISPLAYING
concerned with :
- local illumination &
shading
- texture mapping
(to describe) (to capture) (to show)
to the computer the description the image
what is create 2D image generate
a table, a car, « from 2D/3D image on
oe models , screen
Geometric Engine Rendering Engine Raster & Display Engine
concerned with:
- modeling transf - viewing & projection - hardware
- color models - drawing & clipping - how to display
+ prunitives se
- material property (rasterization)
Mô hình Hệ đồ họa
- Mô hình hệ thống
„ Mô hình chức nang
- Các chuẩn của hệ đồ hoạ
Hệ thống đồ hoạ
pictures on screen, respectively Phan mém dé hoa hé théng:
nao (how)
Phần cứng đồ hoạ:
phần mềm đồ hoạ
(Graphics System) Interface between application software and graphics hardware system Consists of input subroutines and output subroutines accepting input data or commands from a user and converting internal representations into external
- La tap hợp các lệnh đồ hoạ của hé théng (graphics output commands), -_ Thực hiện công việc hiển thị cái gi (what object) va chung sẽ được hién thi nhu thé -_ Phần mềm đồ hoạ hệ thống là phần mềm xây dựng trên cơ sở một thể loại phần
cứng nhát định và phụ thuộc vào phần cứng
-_ Là tập hợp các thiết bị điện tử (CPU, bộ nhớ màn hình) giúp cho việc thực hiện các
3D Graphics Over World Wide Web
mrem VRML
packages program 3D Graphics} WWW formation | \ projections jects SRGP lighting,shading
library
sở - graphics algorithms positions lines,areas, colour
ON _Ì ay +
System Graphics hardware
Image