Đồ họa Máy tính Giảng viên: TS Nguyễn Đức Cường KS Nguyễn Thanh Tùng Tài liệu tham khảo • Tập slides • Sách: – Computer Graphics, F S Hill, Macmillan Publishing Company, 1990 – Fundamentals of Computer Graphics, P Shirley, A K Peters, Natick, Massachusetts, 2002 • Thực tập buổi • Tỉ lệ điểm: kiểm tra 30%, cuối kỳ 70% Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM Chương trình Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Đồ họa MT - Ch01 Chương Chương Lab Chương Chương Lab Chương Kiểm tra Tuần Tuần 10 Tuần 11 Tuần 12 Tuần 13 Tuần 14 Tuần 15 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM Lab Chương Chương Lab Chương Chương + ôn tập Lab Thi cuối kỳ Nội dung Chương – Giới thiệu Chương – Một số khái niệm Chương – Vector đồ họa Chương – Các giải thuật đồ họa chiều Chương – Các kỹ thuật vẽ đệ qui hoa văn Chương – Giới thiệu đồ họa chiều Chương – Các giải thuật đồ họa chiều Chương – Các phép biến đổi hình Chương – Các giải thuật nâng cao Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM Chương – Giới thiệu Đồ họa máy tính (ĐHMT) gì? • ĐHMT cung cấp tập công cụ để xây dựng hình ảnh tương tác với chúng • Bao gồm phần cứng phần mềm • Cho phép người lập trình thể sinh động hình tượng liệu Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM Phần cứng đồ họa • Card đồ họa: – Cầu nối giao tiếp mạch chủ thiết bị hiển thị – Bao gồm nhớ đệm cho khung hiển thị (frame buffer) • Thiết bị hiển thị: – Màn hình (monitor) – Plotter • Thiết bị nhập: – Head, glove, positioning devices – Camera Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM Kiến trúc hệ thống đồ họa raster đơn giản • Các thơng tin cần hiển thị ghi lên nhớ đệm graphic card • Monitor cập nhật thơng tin hiển thị theo chu kỳ thời gian (tần số quét) CPU System memory I/O devices System bus Display processor Display processo Frame r buffer memory Đồ họa MT - Ch01 I/O devices Video controller Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM Monitor Ví dụ chế hiển thị • Frame buffer với bit cho điểm ảnh (pixel) hình hiển thị 1 0 0 0 Frame buffer System bus Video controller Màn hình • Số bit cho điểm ảnh: 8, 16, 24, 32 Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM Card đồ họa • Card đồ họa rời – Có xử lý (Graphic Processing Unit – GPU) nhớ riêng biệt – Kiến trúc bus khác với mạch chủ – Truy xuất đệm cần có chế đồng với bus mạch chủ – Có thể truy xuất DMA tăng tốc kỹ thuật AGP nên hiệu • Card mạch chủ (onboard graphics card) – Sử dụng phần nhớ làm đệm – Hiệu thấp Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 10 Giao tiếp hệ điều hành với card đồ họa • Device driver: tập routines để liên lạc điều khiển phần cứng • Mục đích: – Giảm việc phụ thuộc tăng tính độc lập với thiết bị • Tạo API thống cho việc giao tiếp với loại thiết bị khác • Bao bọc phần làm việc với phần cứng, che bớt chi tiết Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 11 Màn hình đồ họa • CRT (Cathode-Ray Tube) • LCD (Liquid Crystal Display) Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 12 CRT • Màn hình dùng đèn • Giá thành rẻ cuộn dây điều khiển hướng ngang đứng súng electron connector pins tia electron hội tụ lớp phủ phosphor Điều khiển cường độ (số electron) tia electron Điều khiển vị trí tia electron chạm lớp phủ phosphor Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 13 Cách hoạt động CRT • Điều khiển cường độ tia eletron suùng electron B G shadow mask R R cặp ba chấm phosphor G B R: red G: green B: blue Đồ họa MT - Ch01 hình vàng: R + B trắng: R + G + B Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 14 LCD • Màn hình tinh thể lỏng • Ngày thơng dụng giá thành cịn cao • Cấu trúc chế hoạt động hình LCD Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 15 Các ứng dụng ĐHMT • Trình bày liệu khoa học: hiển thị dịng khơng khí xung quanh phi thuyền (science.gmu.edu) Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 16 Các ứng dụng ĐHMT (tt.) • SuperPaint system: Richard Shoup, Alvy Ray Smith (PARC, 1973-79) • Photoshop Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 17 Các ứng dụng ĐHMT (tt.) • Tạo ảnh giống ảnh thực (photorealistic image) Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 18 Các ứng dụng ĐHMT (tt.) • Tạo ảnh giống ảnh thực với hiệu ứng đặc biệt Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 19 Các ứng dụng ĐHMT (tt.) • Thiết kế kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAD - Computer-Aided Design): AutoCad, ProEngineer, PSpice Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 20 Các ứng dụng ĐHMT (tt.) • Thiết kế cơng trình kiến trúc: HomeDesigner, DestopArchitecture • Tạo xem mơ hình xây dựng máy tính Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 21 Các ứng dụng ĐHMT (tt.) • Game: WarCraft, SimCity, MUOnline, Hugo… • Ví dụ: MultiAnimation DirectX 9.0 Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 22 Các ứng dụng ĐHMT (tt.) • GIS (Geographic Information System): quản lý thông tin dựa đồ hệ thống cáp điện, viễn thông, cung cấp nước, cống, … • www.basao.com.vn: tìm nhà hàng, viện bảo tàng, tuyến đường xe bus,… đồ HCM • www.multimap.com: tìm nhà đồ dựa số nhà hay postcode châu Âu, Mỹ, … Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 23 Các chế độ đồ họa • chiều (2D) – Đơn giản – Cung cấp sẵn môi trường sử dụng đồ họa hệ điều hành Windows/Unix – Thư viện hàm có sẵn ngơn ngữ lập trình thơng dụng • chiều (3D) – Phức tạp, chuyên dùng cho ứng dụng đòi hỏi 3D – thư viện chính: • Direct3D Windows • OpenGL Windows/Unix Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 24 Tóm tắt • Nội dung mơn ĐHMT • Mục tiêu ứng dụng ĐHMT • Kiến trúc phần cứng/phần mềm đồ họa máy tính cá nhân • Các chế độ đồ họa Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 25 ... Windows/Unix Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 24 Tóm tắt • Nội dung mơn ĐHMT • Mục tiêu ứng dụng ĐHMT • Kiến trúc phần cứng/phần mềm đồ họa máy tính cá nhân • Các chế độ đồ họa Đồ họa MT - Ch01... thiệu đồ họa chiều Chương – Các giải thuật đồ họa chiều Chương – Các phép biến đổi hình Chương – Các giải thuật nâng cao Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM Chương – Giới thiệu Đồ họa máy tính. .. đặc biệt Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 19 Các ứng dụng ĐHMT (tt.) • Thiết kế kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAD - Computer-Aided Design): AutoCad, ProEngineer, PSpice Đồ họa MT - Ch01 Khoa