Grafički sistemi - etf.unssa.rs.baognjen/Racunarska grafika/Profesorka... · za rad nad podacima, za njihovo čuvanje i prikazivanje u vidu brojeva, reči ili slika, kao i u mogućnosti

EF Niš, Računarstvo i informatikaRG – Grafički sistemi

CG GIS L@b

1Prof. Dr Slobodanka Đorđević-Kajan 2009/2010

RaRaččunarstvounarstvo i i informatikainformatikaRaRaččunarskaunarska grafikagrafika

GrafiGrafiččkiki sistemisistemi

Prof. Dr Prof. Dr SlobodankaSlobodanka ĐorđeviĐorđevićć -- KajanKajanKatedraKatedra za za raraččunarstvounarstvoElektronskiElektronski fakultet fakultet NiNišš


CG GIS L@b


CiljeviCiljevi

Upoznati grafički sistemUpoznati hardverske komponentePregled izlaznih i ulaznih uredjajaRazlika izmedju rasterske i vektorske

grafikePregled grafičkih standarda


CG GIS L@b


GrafiGrafiččki sistem def 1ki sistem def 1Bilo koji skup hardvera i softvera projektovan

tako da korisnicima pojednostavi upotrebugrafičkog ulaza i izlaza


CG GIS L@b


GrafiGrafiččki sistemki sistem ––korisnikkorisnik akterakter nana scenisceni


CG GIS L@b


KorisnikKorisnikKako to nacrtati?Kako ažurirati promene na sceni?

Izbor programa i hardvera


CG GIS L@b


DefinicijaDefinicija slikeslike –– grafigrafiččkiki pipelinepipeline Proces formiranja slike na displeju grafičkog uređaja se

izvodi kroz više koraka:1. Kreira se model scene

– Opisuje se scena korišćenjem koncepata visokog nivoa– Na slici su to objekti (šuma, šator, biciklista, trkač, klupa,

posetilac), njihova svojstva (dimenzije, boja) i njihovi odnosi(posetilac sedi na klupi, klupa je ispod stabla broj 1,...)

2. Kreira se opis modela - slika (picture), grafik– Model se opisuje konceptima koje razume grafički sistem uz

zadržavanje strukture originalne scene– Scena se predstavlja kolekcijom manjih objekata, njihovim

pozicijama i logičkim vezama3. Kreira se slika (image): grafička reprezentacija koju može

videti korisnik na displeju– Originalni model isčezava i zamenjuje se primitivama (linije,

ispunjena polja, markeri,...) i njihovim atributima (dužina, debljina i boja linije,…)


CG GIS L@b


GrafiGrafiččki sistemki sistem ––programerprogramer izaiza scenescene

grafička oprema

Konceptualni okvir za interaktivnu računarsku grafiku


CG GIS L@b


SoftverSoftver grafigrafiččkogkog okviraokviraIma tri komponente

– Aplikacioni program• prihvata ulaz od korisnika i šalje seriju komandi grafičkom

sistemu o tome šta treba da se prikaže na ekranu• kreira model aplikacije, memoriše ga ili ažurira

– Aplikacioni model• predstavlja podatke ili objekte koji treba da se prikažu na ekranu

– Grafički sistem• kreira sliku koja se vidi na ekranu na osnovu detaljnog opisa

koga dobija od aplikacionog programa• prenosi ulaz korisnika aplikacionom programu na obradu• predstavlja interfejs između aplikacionog programa i hardvera• Transformiše objekte iz aplikacionog modela u model pogleda,

kao i akcije korisnika u ulaz u aplikacioni program


CG GIS L@b


ProgramerProgramerKreira i ažurira model aplikacije?Vrši opis objekata grafičkom sistemu?Pruža podršku interaktivnom radu?


CG GIS L@b


NeutNeutrralnialni grafigrafiččki formatiki formatiPNG (Portable Network Graphics)JPEG (Joint Photographic Experts Group)TIFF (Tagged Image File Format)BMP (Bit Map Picture)GKSM (GKS Metafile, ISO7942)CGM (Computer Graphics Metafile, ISO8632)WMF (Windows Metafile)


CG GIS L@b


GrafiGrafiččki sistem def 2ki sistem def 2Skup hardverskih i softverskih komponenti i

njihovih veza projektovan tako da zadovoljipotrebe odredjene aplikacije za grafičkimkomunikacijamaSnaga grafičkog sistema proizilazi iz

sveukupnog delovanja svih njegovih resursaza rad nad podacima, za njihovo čuvanje i prikazivanje u vidu brojeva, reči ili slika, kao i u mogućnosti čoveka da na vrlo prihvatljivnačin prepozna i interpretira grafičkiprikazane podatke, te da ih po potrebi menjai utiče na njihovo pojavljivanje


CG GIS L@b


HardverskeHardverske komponenetekomponeneteServer

– Tipičnu kongiguraciju čine jedna ili više radnih stanica(RS) povezanih na server u lokalnoj mreži

Radna stanica (RS)– Skup grafičkih uređaja kojima se omogućuje potpuno

izvršenje zahteva neke aplikacije za grafikom Izlazni uređaji

– Kolor grafički terminal Neki od ulaznih uređaja za interaktivan rad

– Obično kombinacija tastature i još nekog od ulaznihuređaja


CG GIS L@b


PrimeriPrimeri serveraservera i RSi RS


CG GIS L@b


KlasifikacijaKlasifikacija hardverskihhardverskih uredjajauredjajaTehnologija

– Raster– Vektor

Tip ulaza/izlaza– Ulaz– Izlaz– Ulaz/izlaz


CG GIS L@b


Izlazni uredjajiIzlazni uredjajiCRT – Cathode Ray TubeOsvežavanje bar 50 puta u sek

LCD – Liquid Crystal DisplayZavisno od tehnologije mora ili ne mora da se osvežava


CG GIS L@b


GrafiGrafiččkiki terminaliterminaliRasterski ili vektorskiMonohromatski ili kolorTehnologija izrade ekranaCRT (Cathode Ray Tube, katodna cev) sa

osveženjemBez osveženja (DVST, Direct View Storage

Tube)Ravni ekrani u LCD (Liquid Crystal Display)

tehnologiji


CG GIS L@b


CRTCRT

3, RGB


CG GIS L@b


RealizacijaRealizacija bojeboje


CG GIS L@b


BojeBoje

CRT sistemi koriste aditivnomešanje boja:– Red + Green = Yellow– Red + Blue = Magenta– Green + Blue = Cyan– Red + Green + Blue = White

Primer varijacijom intenziteta svake od 3 primarne bojeSvetlo narandžasta = 100% Red + 50% Green + 20% Blue


CG GIS L@b


Vektorski terminaliVektorski terminali

Elektronski top direktno crta na ekranuKao crtanje olovkom

A


CG GIS L@b


VektorskiVektorski terminalterminal

Osvežavanje bar 30 puta u sekundi

(30 Hz)


CG GIS L@b


Prednosti i nedostatci vektorske grafikePrednosti i nedostatci vektorske grafikePrednosti: Visoka rezolucija, kontinualnostManji utrošak resursa Obično se lakše prenosi

Nedostatci Ograničenost boja Problemi sa punjenjem polja i senčenjem Pojava treptanja (flikera) sa povećanjem komleksnosti

slike Vektorski podaci se moraju prethodno obraditi (pre

prikazivanja) Isto vredi i kod preuzimanja Gubitak informacija u područjima koja se preklapaju,...


CG GIS L@b


RasterskaRasterska grafikagrafika Slika se pravi od mnogo

malih ćelija (piksela, picture element)

Piksel najmanja adresibilna jedinica na raster uredjaju

Čuva se kao polje numeričkih vrednosti koje se zove pixelmapa ili bitmapa


CG GIS L@b


Raster terminalRaster terminal


CG GIS L@b


Frame baferFrame baferSlika se sprema u specijalnoj grafičkoj memoriji

koja se zove frame bafer (bitmapa)Svaka memorijska lokacija odgovara jednom

pikseluZa monohromatske sisteme 1 bit - 1 pikseluZa nijanse sivog (gray scale) 8 bita - 1 pikselu

omogućava 256 različitih intenziteta sive boje (od bele do crne)


CG GIS L@b


CLUTCLUT (Color Look(Color Look--UUp p TTable)able)Video kontroler

raster displeja često uključuje CLUT

Vrenost piksela u baferu se koristi kao indeks CLUT-a

Vrednosti u CLUT-ukontrolišu boju piksela

Broj ulaza CLUT-a jednaka je broju mogućih vrednosti piksela


CG GIS L@b


Potrebna memorijaPotrebna memorija((direktnodirektno adresiranjeadresiranje))

7.2M8224=16,7M24

3,6M4212=4K125,4M6218 =256K18

Potrebnamemorija

640 x 480 rez

Bitova poboji

Ukupno bojaBitova/pikselu


CG GIS L@b


Potrebna memorijaPotrebna memorija((prekopreko CLUT)CLUT)

3,6M212=4096 boja12

1,2M26=64 boje6

2,4M28 =256 boja8

Potrebna memorija640 x 480 rez

Veličina CLUT-aBitova/pikselu


CG GIS L@b


RasterizacijaRasterizacija

Geometrijske i matematičke strukture podataka su obično vektori i ne zavise od rezolucije

Mora da se izvrši konverzija iz kontinualne reprezentacije u diskretnu – to je rasterizacja


CG GIS L@b


Poredjenje vektorske i rasterske Poredjenje vektorske i rasterske grafikegrafike


CG GIS L@b


AntiAnti--aliasingaliasing


CG GIS L@b


PredostiPredosti i i nedostacinedostaci raster raster grafikegrafikePrednosti:

– Mala cena (jeftini RAM-ovi za bitmape)– Brzina osveženja nezavisna od komleksnosti slike

(flicker-free)– Podržava ispune

Nedostatci– Modeli se moraju rasterizovati (skan-konvertovati)– Aliasing– Zahteva velike bafere za osveženje čak i u slučaju malih

slika– Kvalitet slika je ograničen odgovarajućom rezolucijom


CG GIS L@b


CRTCRTPrednosti Brza reakcija Puni i prirodni kolor spektar Jeftina i zrela tehnologija Dobar kontrast i oštrina slike

Nedostatci Veliki i teški (tip. 70x70 cm, 15 kg) Velika potršnja (tip. 140W) Zračenje Geometrijske greške na krajevima


CG GIS L@b


LCDLCDPrednostiMalo ležište (cca. 1/6 od CRT)Mala težina (tip. 1/5 od CRT)Mala potrošnja (tip. 1/4 od CRT) Potpuno ravan ekran – nema geometrijskih grešaka Nema zračenja (EMZ) Veliki zasloni (>20 inch) u desktop varijantiNedostatci Velika cena (cca. 3x CRT) Slab ugao pogleda (tip. +/- 50 stepeni) Slab kontrast,..


CG GIS L@b


UlazniUlazni uredjajiuredjaji


CG GIS L@b


Klase ulaznih uredjajaKlase ulaznih uredjaja Locator/ Pick

– Za indikaciju pozicije ili orijentacije– Za izbor prikazanog entiteta

Valuator– Za unos realnog broja

String– za unos znakovnog niza

Choice (Izbor)– Za izbor neke akcije iz ponudjenog skupa


CG GIS L@b


UlazniUlazni uredjajiuredjajiTastatura: string/choice inputMiš: pick/locator sa relativnim pozicioniranjem i

indirektnim ulazomTableta: pick/locator uređaj sa absolutnim

pozicioniranjem i indirektnim ulazomJoystick/Trackball: locator/valuatorDugmići (npr. Kontrola volumena): valuator


CG GIS L@b


Neki napredni ulazni uredjajiNeki napredni ulazni uredjaji

Praćenje oka


CG GIS L@b



Praćenje pokreta


CG GIS L@b



HMDHead-Mounted Device


CG GIS L@b


HMDHMDHeadHead--Mounted DeviceMounted Device

Slušalice ili kaciga koja se koristi u svetuvirtuelne realnostiSadrži male ekrane gde se prikazuju

generisane slike tako da je moguće gledanjei kretanje u 3D virtuelnom svetuRačunar generiše simulirano okruženje

zavisno od kretanja nosioca kacigeHMD često sadrži i audio uređaje


CG GIS L@b


StandardizovanStandardizovanaajezgrajezgra grafigrafiččkikih h sistemsistemaa

GKSGKS-3DPHIGSOpenGLGDI…


CG GIS L@b


PHIGSPHIGS


CG GIS L@b


Kviz Kviz RRG2G2??1. U čemu je razlika

izmedju korisničkog i programerskog pogleda na grafički sistem?

2. Navedite bar 3 neutralna grafička formata

3. Navedite bar 3 izlazna uredjaja

4. Navedite bar 3 ulazna uredjaja

5. Šta je CLUT i čemu suži?6. Šta je to piksel? 7. Zašto se upotrebljava

frame bafer?

Trajanje kviza: 10 minuta

8. Koji uredjaj ima veću potrošnju, CRT ili LCD?

9. Šta je aliasing?10.U čemu je razlika između

rasterske i vektorske grafike?

11.Koji su nedostatci vektorske grafike?

12.Koji su nedostaci rasterske grafike?

13.Navedite bar 2 grafička standarda

Vrednuje se: 0.5 poena/pitanje

Documents

Grafički sistemi - etf.unssa.rs.baognjen/Racunarska grafika/Profesorka... · za rad nad podacima, za njihovo čuvanje i prikazivanje u vidu brojeva, reči ili slika, kao i u mogućnosti