26/7/2015 Γραφικά-Εισαγωγή Ιωάννης Φούντος. 2 Ιστορικά.

Παρουσίαση με θέμα: "26/7/2015 Γραφικά-Εισαγωγή Ιωάννης Φούντος. 2 Ιστορικά."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 26/7/2015 Γραφικά-Εισαγωγή Ιωάννης Φούντος

2 2 Ιστορικά

3 3 Ρυθμοί ανάπτυξης CPU και GPU Ιστορικά (2)

4 Έννοιες Οι 3Δ ή 2Δ σκηνές αποτελούνται από στοιχειώδη σχήματα –(π.χ. σημεία, ευθείες, καμπύλες, πολύγωνα, μαθηματικά στερεά ή συναρτήσεις) Μια ψηφιογραφική εικόνα (raster image) είναι ένας 2Δ πίνακας εικονοστοιχείων Τα Γραφικά με Υπολογιστή περιλαμβάνουν αλγόριθμους για τη δημιουργία ψηφιογραφικής εικόνας που μπορεί να αναπαρασταθεί σε συσκευή απεικόνισης 3Δ Σκηνή  Γραφικά με Υπολογιστή  Εικόνα 4

5 Έννοιες (2) Η οπτικοποίηση εκμεταλλεύεται την οπτική αναπαράσταση μεγάλων συνόλων δεδομένων ώστε να αυξήσει την κατανόησή τους Αποτέλεσμα οπτικοποίησης  αντικείμενο οπτικοποίησης Η μοντελοποίηση περιλαμβάνει τεχνικές για την παράσταση αντικειμένων Σύνολο Δεδομένων  Οπτικοποίηση  Μοντέλο Η Σωλήνωση Γραφικών είναι μια ακολουθία βημάτων που δημιουργεί μια ψηφιακή εικόνα από ένα μοντέλο Μοντέλο  Σωλήνωση Γραφικών  Εικόνα 5

6 Έννοιες (3) Βήματα σχεδίασης για 2Δ κείμενο 6

7 26/7/2015 Οπτικοποίηση δεδομένων Ψυχαγωγία και τέχνη (κινηματογράφος, παιχνίδια, διαφημίσεις) Σχεδίαση με υπολογιστή (μηχανολογία, αρχιτεκτονική, ηλεκτρονική κ.α) Εφαρμογές

8 26/7/2015 Εφαρμογές Εικονική πραγματικότητα (προσομοίωση πτήσης, εκπαίδευση γιατρών κ.α.) Περιβάλλοντα γραφικής αλληλεπίδρασης.

9 26/7/2015 Παράδειγμα

10 26/7/2015 Παράδειγμα

11 26/7/2015 Παράδειγμα

12 26/7/2015 Παράδειγμα

13 26/7/2015 Παράδειγμα

14 26/7/2015 Παράδειγμα

15 26/7/2015 Παράδειγμα

16 26/7/2015 Παράδειγμα

17 26/7/2015 Παράδειγμα

18 26/7/2015 Παράδειγμα

19 26/7/2015 Παράδειγμα

20 26/7/2015 Παράδειγμα

21 26/7/2015 Παράδειγμα

22 26/7/2015 Παράδειγμα

23 26/7/2015 Παράδειγμα

24 26/7/2015 Παράδειγμα

25 26/7/2015 Παράδειγμα

26 26/7/2015 Γραφικά για CAD - Κινητήρας

27 26/7/2015 Γραφικά για CAD - Σωλήνες

28 26/7/2015 Γραφικά για CAD - Αυτοκίνητα

29 26/7/2015 Γραφικά για CAD - Ηλεκτρονικά

30 26/7/2015 Γραφικά για CAD - Αεριωθούμενο

31 26/7/2015 Γραφικά για CAD - Ιατρική

32 Σωλήνωση Γραφικών

33 Σωλήνωση Γραφικών (2) Πράξεις της σωλήνωσης γραφικών κατά την άμεση σχεδίαση εικόνας :

34 Σωλήνωση Γραφικών (3) Στο παραπάνω παράδειγμα: –(α) Μετασχηματισμός της γεωμετρίας σ’ ένα ϰ οινό σύστημα συντεταγμένων ϰ αι περι ϰ οπή στο οπτι ϰ ό πεδίο –(β) Τα στοιχειώδη αντι ϰ είμενα μετά τον μετασχηματισμό παρατήρησης, την προβολή ϰ αι την περι ϰ οπή πίσω όψεων –(γ) Σχεδίαση (απόδοση) –(δ) ταξινόμηση ϰ ατά βά ϑ ος των τεμαχίων: όσο πιο σ ϰ οτεινή η απόχρωση, τόσο πιο ϰ οντά στην ει ϰ ονι ϰ ή ϰ άμερα είναι το αντίστοιχο σημείο –(ε) Υπολογισμός χρώματος υλικών –(στ) Σκίαση και άλλες πράξεις (π.χ. ομίχλη)

35 Υλικό Γραφικών Υλικό Δημιουργίας Εικόνας: Προσαρμογείς οθόνης Διπλός καταχωρητής πλαισίου –2 καταχωρητές πλαισίου, ανταλλαγή καταχωρητών Επιταχυντές 2Δ γραφικών: –Εφαρμογή 2Δ αλγορίθμων σχεδίασης –Μερική απελευθέρωση της CPU Επιταχυντές 3Δ γραφικών: –Υιοθέτηση αλγορίθμου Z-buffer –Ολική απελευθέρωση της CPU –Παραλληλοποίηση Προγραμματιζόμενο υλικό γραφικών –Φωτοσκιαστές κορυφών, γεωμετρίας και τεμαχίων

36 26/7/2015 Υλικό για γραφικά Φώσφορος που φωτοβολεί

37 26/7/2015 Υλικό για γραφικά Ο λόγος που εκφράζει την αναλογία των διαστάσεων της οθόνης.

38 26/7/2015 Υλικό για γραφικά Σύστημα διανυσματικής σάρωσης (vector or random scan)

39 26/7/2015 Υλικό για γραφικά Βελτίωση: DVST

40 26/7/2015 Υλικό για γραφικά Σάρωση πλεγματικής οθόνης (raster scan)

41 26/7/2015 Υλικό για γραφικά Έγχρωμη πλεγματική οθόνη

42 26/7/2015 Υλικό για γραφικά Σύστημα ανανέωσης και ελέγχου της οθόνης

43 26/7/2015 Υλικό για γραφικά Μνήμη ανανέωσης (Video Ram) Video Controller Video RAM Οθόνη

44 Υλικό Γραφικών (2) Υλικό Εμφάνισης Εικόνας: Οθόνες –Καθοδικού Σωλήνα (CRT) –Υγρών κρυστάλλων (LCD) –Υγρών κρυστάλλων τύπου TFT (TFT)

45 Υλικό Γραφικών (3) Συστήματα Προβολής –2 μέθοδοι προβολής (οπίσθια, εμπρόσθια) –3 τεχνολογίες προβολής (CRT, LCD, DLP) Γραφικά Εκτυπωτών –Η πλεγματική εικόνα μετατρέπεται σε σημεία –Διαφοροποίηση της έντασης επιτυγχάνεται με αυτοτυπία Τεχνολογίες εκτυπωτών –Εκτυπωτές ψεκασμού (inkjet) –Εκτυπωτές laser

46 Υλικό Γραφικών (4) t h – χρόνος οριζόντιας επαναφοράς t v – χρόνος κάθετης επαναφοράς Τ – χρόνος που το σύστημα μπορεί να αφιερώσει σε κάθε pixel w – # στηλών h - # γραμμών ρ – ρυθμός ανανέωσης οθόνης # ανά sec T= (1/p – t v – h*t h )/(w*h)

47 Υλικό Γραφικών (5) Β - Bandwidth (Εύρος) – αντιστοιχεί στον ρυθμό ανανέωσης 2 pixels Άρα Β = 1/(2*Τ) Διαπλεγμένη λειτουργία, ενημέρωση των μισών γραμμών κάθε φορά Άρα Τ = (2/ρ – 2*t v – h*t h )/(w*h)

48 Καταχωρητές Εικόνας Αποθήκευση & κωδικοποίηση Ψηφιακών Εικόνων: Ο καταχωρητής εικόνας είναι 2Δ πίνακας διαστάσεων w x h Μέγεθος καταχωρητή εικόνας  τουλάχιστον (w x h x bpp) / 8 bytes Βάθος Χρώματος (bpp) : # bits που χρησιμοποιούνται για αποθήκευση του χρώματος ενός εικονοστοιχείου Παράσταση χρώματος: Μονοχρωματικό (κλίμακα γκρι) Πολλαπλών- καναλιών (κόκκινο/πράσινο/μπλε) Με πίνακα αναφοράς (παλέτα) χρωμάτων (CLUT) Πραγματικό Χρώμα: ο καταχωρητής εικόνας αποθηκεύει την πλήρη χρωματική ένταση κάθε εικονοστοιχείου Χρώμα με πίνακα αναφοράς χρωμάτων (CLUT):  Τα bits/εικονοστοιχείο δεν επηρεάζουν την χρωματική ακρίβεια

49 Καταχωρητές Εικόνας (2) Χρήση πίνακα αναφοράς χρωμάτων: Ο καταχωρητής εικόνας καταλαμβάνει συνεχή χώρο στην μνήμη

50 Καταχωρητές Εικόνας (3) Καταχωρητής Πλαισίου: –Μνήμη όπου συλλέγεται η χρωματική πληροφορία κάθε εικονοστοιχείου κατά την σχεδίαση, πριν οδηγηθεί στην έξοδο των γραφικών –Ύπαρξη 2 καταχωρητών πλαισίου Καταχωρητής Βάθους ή Καταχωρητής Z: –Αποθηκεύει τιμές απόστασης –Χρησιμοποιείται για απομάκρυνση κρυμμένων επιφανειών Άλλοι καταχωρητές: –Καταχωρητής Μάσκας –Καταχωρητής Συσσώρευσης