Разделы презентаций


Компьютерная графика презентация, доклад

Содержание

Содержание1. Координаты и преобразования1.1  Проекции1.2  Стереоизображения2. Геометрическое моделирование2.1. Воксельное представление2.2. Точечное представление2.3. Конструктивная геометрия2.4. Каркасное представление

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Компютерная графика

Компютерная графика

Слайд 2Содержание
1. Координаты и преобразования
1.1  Проекции
1.2  Стереоизображения
2. Геометрическое моделирование
2.1. Воксельное представление
2.2. Точечное

представление
2.3. Конструктивная геометрия
2.4. Каркасное представление

Содержание1. Координаты и преобразования1.1  Проекции1.2  Стереоизображения2.	Геометрическое моделирование2.1. Воксельное представление2.2. Точечное представление2.3. Конструктивная геометрия2.4. Каркасное представление

Слайд 3Пример визуализации для двумерных изображений

Пример визуализации для двумерных изображений

Слайд 4Визуализация трехмерных изображений
Модель процесса визуализации трехмерных изображений

Визуализация трехмерных изображенийМодель процесса визуализации трехмерных изображений

Слайд 5Центральная и параллельная проекции
По расположению центра проекции относительно плоскости проекции

различаются центральная и параллельные проекции.
При параллельной проекции центр проекции

находится на бесконечном расстоянии от плоскости проекции. Проекторы представляют собой пучок параллельных лучей.

При центральной (перспективной) проекции расстояние от центра проекции до плоскости проецирования конечно, поэтому проекторы представляют собой пучок лучей, исходящих из центра проекции.

Центральная и параллельная проекцииПо расположению центра проекции относительно плоскости проекции различаются центральная и параллельные проекции. При параллельной

Слайд 6Типы проекций
Рис. 1.4: Классификация проекций

Типы проекцийРис. 1.4: Классификация проекций

Слайд 7Параллельные проекции
Вид спереди, главный вид, фронтальная проекция, (на заднюю грань

V),
Вид сверху, план, горизонтальная проекция, (на нижнюю грань H),


Вид слева, профильная проекция, (на правую грань W),
Вид справа (на левую грань),
Вид снизу (на верхнюю грань),
Вид сзади (на переднюю грань).

Рис. 1.5: Ортогональные проекции (основные виды) и их расположение на листе чертежа

Параллельные проекцииВид спереди, главный вид, фронтальная проекция, (на заднюю грань V), Вид сверху, план, горизонтальная проекция, (на

Слайд 8Рис. 1.6: Аксонометрическая прямоугольная изометрическая проекция куба со стороной A
Рис.

0.1.7: Аксонометрическая прямоугольная диметрическая проекция куба со стороной A

Рис. 1.6: Аксонометрическая прямоугольная изометрическая проекция куба со стороной AРис. 0.1.7: Аксонометрическая прямоугольная диметрическая проекция куба со

Слайд 9Рис. 1.8: Аксонометрическая косоугольная фронтальная диметрическая проекция куба со стороной

A
Рис. 1.9: Аксонометрическая косоугольная горизонтальная изометрическая проекция куба со стороной

A
Рис. 1.8: Аксонометрическая косоугольная фронтальная диметрическая проекция куба со стороной AРис. 1.9: Аксонометрическая косоугольная горизонтальная изометрическая проекция

Слайд 10Рис. 1.10: Косоугольная параллельная проекция P1(L·cosa, L·sina, 0) точки P0(0,0,1)
Рис.

1.11: Косоугольная параллельная проекция (Xp,Yp,0) точки (X,Y,Z)

(Xp-X)/Z = L·cos α    ?    

Xp = X + Z·L·cos α

(Yp-Y)/Z = L·sin α     ?     Yp = Y + Z·L·sin α

Из подобия треугольников получаем:

[xp yp zp 1]=[x y z 1]

1 1 0 0
0 0 0 0
L·cos α  L·sin α 1 0
0 0 0 1 



Рис. 1.10: Косоугольная параллельная проекция P1(L·cosa, L·sina, 0) точки P0(0,0,1)Рис. 1.11: Косоугольная параллельная проекция (Xp,Yp,0) точки (X,Y,Z)(Xp-X)/Z

Слайд 11Направление проецирования
Угол между косыми проекторами и плоскостью проекции
Военная проекция
Кабинетная

проекция
Различные варианты параллельных проекций формируются из полученной подстановкой значений

L и углов α и β.
Направление проецирования Угол между косыми проекторами и плоскостью проекции  Военная проекция Кабинетная проекция  Различные варианты

Слайд 12Специальные виды перспективных проекций
Специальные перспективные проекции - проекции на цилиндрические,

конические, сферические и др. поверхности с последующим разворачиванием полученной проекции

на плоскость.
Проекция на цилиндрическую поверхность позволяет показывать объекты с очень большими углами зрения - вплоть до круговой панорамы.
Трудности сферических проекций прежде всего в том, что сфера на плоскость без разрывов не развертывается. Если точки пространства проецируются на поверхность сферы лучами, проходящими через некоторую точку внутри сферы, то перепроецировать их отображения на плоскость можно множеством способов, например ортогональным проецированием параллельными лучами, способом развертки меридианов и др.
Среди этих различных способов выделяется стереографический; в нем со сферы на плоскость точки перепроецируются прямолинейными лучами, проходящими через полюс сферы, диаметрально противоположный тому, в котором сфера касается плоскости. При этом способе углы между пересекающимися линиями на сфере и их отображениями на плоскости равны.
Специальные виды перспективных проекцийСпециальные перспективные проекции - проекции на цилиндрические, конические, сферические и др. поверхности с последующим

Слайд 13Стереопроекция
Еще один вид специальных проекций - стереоскопические. Простейший вид стереоизображения

образуется с помощью стереопары - двух перспективных проекций, построенных каждая

для своего глаза. Принцип создания и расчета таких изображений показан на рисунке.
СтереопроекцияЕще один вид специальных проекций - стереоскопические. Простейший вид стереоизображения образуется с помощью стереопары - двух перспективных

Слайд 14Виды стереоизображений
цветовое разделение (построение анаглифов), когда, например, изображение для левого

глаза строится красным цветом, а для правого - синим и

для просмотра используются цветные очки;
пространственное-временное разделение (глаз видит изображение, предназначенное именно для этого глаза, в то время как картинки для обоих глаз демонстрируются на одной и той же поверхности)
временное разделение («Палфрич» феномен), когда для левого глаза используется одна страница видеопамяти, а для правого - вторая и происходит их переключение с достаточно большой частотой кадровой развертки.
автостереограммы (autostereogram).
Виды стереоизображенийцветовое разделение (построение анаглифов), когда, например, изображение для левого глаза строится красным цветом, а для правого

Слайд 15Анаглифы
Сэр Чарльз Уитстоун 1838г.

АнаглифыСэр Чарльз Уитстоун 1838г.

Слайд 16Автостереограммы

Проецирование трёхмерного
объекта на экран.
Основной принцип построения автостереограммы: две точки

одного цвета генерируются на экране для формирования образа соответствующей точки

поверхности объекта. Таким образом, когда наблюдатель разводит глаза так, чтобы смотреть за плоскость экрана, мозг принимает две точки одного цвета за одну, находящуюся на большей глубине.

Пример автостереограммы для функции

АвтостереограммыПроецирование трёхмерного объекта на экран.Основной принцип построения автостереограммы: две точки одного цвета генерируются на экране для формирования

Слайд 17Геометрическое моделирование

Геометрическое моделирование

Слайд 18Понятие о моделировании
Модель – это абстрактное представление сущности реального мира


Математическое моделирование физических, химических процессов и др.
Компьютерное моделирование
Данные о физических

объектах не могут быть целиком введены в компьютер
Необходимо априори ограничить объем хранимой информации об объекте
Задача моделирования
найти вид модели, наилучшим образом отвечающий решаемой задаче
Понятие о моделированииМодель – это абстрактное представление сущности реального мира Математическое моделирование физических, химических процессов и др.Компьютерное

Слайд 19Геометрическое моделирование
В компьютерной графике используется геометрическое моделирование
моделирование объектов различной природы

с помощью геометрических типов данных

Выбор модели
максимально использовать возможности графической

системы
учесть задачи обработки и редактирования модели
Геометрическое моделированиеВ компьютерной графике используется геометрическое моделированиемоделирование объектов различной природы с помощью геометрических типов данных Выбор моделимаксимально

Слайд 20Существует огромное количество геометрических моделей и их видов
Воксельное
Точечное представление
Конструктивная геометрия
Каркасное

представление
Граничное представление первого порядка (Векторная полигональная модель)
Граничные представление высших порядков
На

основе изображений
Гибридные модели
Существует огромное количество геометрических моделей и их видов ВоксельноеТочечное представлениеКонструктивная геометрияКаркасное представлениеГраничное представление первого порядка (Векторная полигональная

Слайд 21Представления объектов
Представление объекта почти = модель объекта
Один и тот же

объект может иметь несколько представлений (моделей)
Представления могут быть получены как

из исходного объекта, так и путем преобразования другого представления объекта

Модель 1

Модель 2

Модель 3

Модель 4



«Представления объекта 1»

«Представления объекта 2»

Представления объектовПредставление объекта почти = модель объектаОдин и тот же объект может иметь несколько представлений (моделей)Представления могут

Слайд 22Рассматриваем сплошные тела

Характеристики модели необходимые для правильного выбора типа модели:
структура

данных;
алгоритм построения;
количество памяти, необходимое для хранения модели;
типичные свойства представления

(алгоритмы);
область применения моделей в данном представлении.

Каждую модель можно охарактеризовать по набору параметров
Объем/Поверхность
Какие свойства трехмерного объекта описывает модель?
Дискретное/Непрерывное
Содержится ли в модели информация о дополнении дискретных данных до непрерывных?
Явное/Параметрическое
Способ получения трехмерных координат точек, принадлежащих модели

Рассматриваем сплошные телаХарактеристики модели необходимые для правильного выбора типа модели:структура данных;алгоритм построения;количество памяти, необходимое для хранения модели;

Слайд 23Системы координат для моделей

Системы координат для моделей

Слайд 24Воксельное представление
Структура
Равномерная сетка, каждый элемент которой показывает, если в нем

часть объекта
Ячейка называется воксель (voxel = volume element)
Каждый воксель принимает

значение 0 или 1
Может также задавать плотность (0-1)

Способ получения
Дискретизация трехмерных данных на равномерной сетке
Воксельное представлениеСтруктураРавномерная сетка, каждый элемент которой показывает, если в нем часть объектаЯчейка называется воксель (voxel = volume

Слайд 25Воксельное представление: свойства
Каждый воксел имеет свой цвет и прозрачность.
Дискретное

представление: приближение реального объекта (чем больше вокселов и чем их

размер меньше, тем точнее)!
Простая процедура отображения объемных сцен
Простое выполнение топологических операций над отдельными объектами и сценой в целом (разрез – прозрачные вокселы)


Плохо описываются части объекта, не параллельные сторонам воксельного куба
Возникают проблемы при масштабировании изображения (ухудшение разрешения)
Размер данных пропорционален кубу разрешения сетки
1 байт на точку: 2000 x 2000 x 2000 = 7,45 Гб !
скорость создания отображений


+

-

Воксельное представление: свойстваКаждый воксел имеет свой цвет и прозрачность. Дискретное представление: приближение реального объекта (чем больше вокселов

Слайд 26Воксельное представление:
Типичные алгоритмы - пространственные алгоритмы:
вычисление объема объекта
нахождение центра масс
булевы

операции ( пересечение, объединение)
Плохо работают алгоритмы, требующие понятия поверхности!

Воксельное представление:Типичные алгоритмы - пространственные алгоритмы:вычисление объема объектанахождение центра массбулевы операции ( пересечение, объединение) Плохо работают алгоритмы,

Слайд 27Воксельное представление - улучшение: Октодерево
Разбиение пространства на восемь октант, которое

представляется деревом.
Упорядоченно!
Располагается вокруг начала его локальной системы координат
Октанты первого

уровня совпадают с октантами системы координат.
Ветвь дерева:
Код
Код = «черный»
Пространство заполнено, лист
Код = "белый«
Пространство пустое, лист
Код = "серый"
область пространства частично пуста и частично заполнена.
8 ссылок указывают на подразбиение данной области.
Восемь указателей на восемь потомков, пронумерованных от 0 до 7
Воксельное представление - улучшение: ОктодеревоРазбиение пространства на восемь октант, которое представляется деревом. Упорядоченно!Располагается вокруг начала его локальной

Слайд 2831 марта 2006
Октодерево: свойства
Применяется для оптимизации воксельного представления

Свойства:
Позволяет хранить информацию

только о блоках, относящихся к объекту
Число элементов пропорционально площади поверхности

объекта, т.е. квадрату разрешения
Для разреженных моделей позволяет уменьшить размер в тысячи раз!

Способ получения
Из воксельного представления или напрямую, через дискретизацию

31 марта 2006Октодерево: свойстваПрименяется для оптимизации воксельного представленияСвойства:Позволяет хранить информацию только о блоках, относящихся к объектуЧисло элементов

Слайд 2931 марта 2006
Линейная запись октодерева 1
Октанты дерева пронумерованы от 0

до 7
Конструирование адреса каждой ветви дерева, кроме корня.
Адрес ветви

уровня i – последовательности i чисел от 0 до 7 – путь от корня к этой ветви
Символ X: если в последовательности чисел меньше, чем максимальное разрешение
Линейная запись дерева есть просто сортированный массив адресов ветвей с кодом "черный"
Пример: {03,1X,51,53}
31 марта 2006Линейная запись октодерева 1Октанты дерева пронумерованы от 0 до 7Конструирование адреса каждой ветви дерева, кроме

Слайд 3031 марта 2006
Линейная запись октодерева 2
Обход дерева в фиксированном порядке,

например, слева направо, сверху вниз (в глубину).
Трехсимвольный алгоритм:
«B»:

черная ветвь
«W»: белая ветвь
«(» : внутренняя ветвь
Пример: ((WWWBWWWWBWWW(WBWBWWWWWW
31 марта 2006Линейная запись октодерева 2Обход дерева в фиксированном порядке, например, слева направо, сверху вниз (в глубину).

Слайд 31Октодерево: типичные алгоритмы
Удобно для синтеза:
Переменный уровень детализации
Вывод back-to-front
Усложняются операции, требующие

информации о смежных ячейках
Проблемы с анимацией – надо постоянно перестраивать

дерево

Октодерево: типичные алгоритмыУдобно для синтеза:Переменный уровень детализацииВывод back-to-frontУсложняются операции, требующие информации о смежных ячейкахПроблемы с анимацией –

Слайд 32Точечное представление
Набор неструктурированных точек
Количество памяти, необходимое для хранения модели пропорционально

количеству точек (дискретов, sample)
Дискретное, явное представление

Точечное представлениеНабор неструктурированных точекКоличество памяти, необходимое для хранения модели пропорционально количеству точек (дискретов, sample)Дискретное, явное представление

Слайд 33Точечное предсталение: структура
Массив точек с атрибутами
Атрибуты: положение (xi,yj), цвет, нормаль

(zij), размер (dx,dy)
Описывает только принадлежащие объекту части пространства
Явное хранение

координат => возможное увеличение размера (для «плотных» моделей)


Точечное предсталение: структураМассив точек с атрибутамиАтрибуты: положение (xi,yj), цвет, нормаль (zij), размер (dx,dy) Описывает только принадлежащие объекту

Слайд 34Точечное представление: свойства, типичные алгоритмы
Эффективно аппроксимирует форму объекта
По объему памяти

обычно более эффективно чем воксельное, но менее эффективно, чем октодерево

(или аналогичная структура)
Нет связанности, инциндентности => для выполнения преобразований обычно строятся дополнительные структуры данных (октодерево)
Точечное представление: свойства, типичные алгоритмыЭффективно аппроксимирует форму объектаПо объему памяти обычно более эффективно чем воксельное, но менее

Слайд 35Конструктивная геометрия
Структура
Набор базовых примитивов
сфера, куб, цилиндр...
Операции по их комбинированию

Способ

получения
Ручное моделирование

Свойства
Описывает объем и поверхность (!)
Непрерывное представление
Явное представление

Конструктивная геометрияСтруктураНабор базовых примитивов сфера, куб, цилиндр...Операции по их комбинированиюСпособ полученияРучное моделированиеСвойстваОписывает объем и поверхность (!)Непрерывное представлениеЯвное

Слайд 36Конструктивная геометрия: операции с телами
Операции
Перенос/поворот/масштабирование
Теоретико-множественные:
Объединение
Разность
Пересечение

Конструктивная геометрия: операции с теламиОперацииПеренос/поворот/масштабированиеТеоретико-множественные: ОбъединениеРазностьПересечение

Слайд 37Конструктивная геометрия: операции с телами 2
diff(union(trans1(Block1), trans2(Block2)), trans3(Cylinder))



Конструктивная геометрия: операции с телами 2diff(union(trans1(Block1), trans2(Block2)), trans3(Cylinder))

Слайд 38Конструктивная геометрия: структура данных
Дерево из операций и базовых объектов
Корень –

результирующий объект
Листья – базовые примитивы
Число потомков равно числу операндов операции
Из-за

повторного использования превращается в направленный ациклический граф.
Конструктивная геометрия: структура данныхДерево из операций и базовых объектовКорень – результирующий объектЛистья – базовые примитивыЧисло потомков равно

Слайд 39Конструктивная геометрия: типичные алгоритмы
Пространственные алгоритмы
вычисление объема объекта
нахождение центра масс
Есть понятие

поверхности!

Конструктивная геометрия: типичные алгоритмыПространственные алгоритмывычисление объема объектанахождение центра массЕсть понятие поверхности!

Слайд 40Каркасное представление

Каркасное представление

Слайд 41Каркасное представление: неоднозначная интерпретация
Нужна дополнительная
информация!

Каркасное представление: неоднозначная интерпретацияНужна дополнительная информация!

Слайд 42Грани и ребра
Грани (Faces) 1 {A,B,D} 2 {B,C,D} 3 {A,C,D} 4 {A,B,C}
Ребра (Edges) a (A,D) b

(A,B) …..

Грани и ребраГрани (Faces) 1 {A,B,D} 2 {B,C,D} 3 {A,C,D} 4 {A,B,C}Ребра (Edges) a (A,D) b (A,B)

Слайд 43Поверхность
Две поверхности
Одна поверхность

ПоверхностьДве поверхностиОдна поверхность

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика