Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Công nghệ đồ họa và hiện thực ảo - Bài 7: Phép chiếu cung cấp cho người học các kiến thức: Nguyên lý không gian 3 chiều, tổng quan về phép chiếu, các phép chiếu song song, các phép chiếu phối cảnh. Mời các bạn cùng tham khảo.
Bài PHÉP CHIẾU Trịnh Thành Trung trungtt@soict.hust.edu.vn NỘI DUNG • Ngun lý khơng gian chiều • Tổng quan phép chiếu • Các phép chiếu song song • Các phép chiếu phối cảnh - NGUYÊN LÝ 3D - Nguyên lý 3D • Ðồ họa chiều - 3D computer graphics bao gồm việc bổ xung kích thước chiều sâu đối tượng, cho phép ta biểu diễn chúng giới thực cách xác sinh động • Tuy nhiên thiết bị truy xuất chiều, Do việc biểu diễn thực thi thông qua phép tô trát – render để gây ảo giác độ sâu • 3D Graphics việc chuyển giới tự nhiên dạng mơ hình biểu diễn thiết bị hiển thị thông qua kỹ thuật tô trát (rendering) Ðặc điểm kỹ thuật đồ hoạ 3D • Có đối tượng phức tạp đối tượng không gian 2D – Bao mặt phẳng hay bề mặt – Có thành phần ngồi • Các phép biến đổi hình học phức tạp • Các phép biến đổi hệ toạ độ phức tạp • Thường xuyên phải bổ xung thêm phép chiếu từ không gian 3D vào không gian 2D • Ln phải xác định bề mặt hiển thị Các phương pháp hiển thị 3D • Với thiết bị hiển thị 2D: – – – – – – 3D viewing positions Kỹ thuật chiếu - projection: orthographic/perspective Kỹ thuật đánh dấu độ sâu - depth cueing Nét khuất - visible line/surface identification Tô trát bề mặt - surface rendering Cắt lát - exploded/cutaway scenes, cross-sections • Thiết bị hiển thị 3D: – Kính stereo - Stereoscopic displays* – Màn hình 3D - Holograms Các phương pháp hiển thị 3D Shadows as depth cues Stereo Projections • Faking depth in a 2D image • Based on natural stereoscopic eye-brain system • Objects are not viewed with just one eye, but two eyes • Each eye looks at the object from a slightly different location STEREO PROJECTIONS - STEREO PROJECTIONS eye=(0,1,2.5) eye=(0.5,1,2.5) - 10 PHÉP CHIẾU PHỐI CẢNH - Phép chiếu phối cảnh • Phép chiếu phối cảnh phép chiếu mà tia chiếu không song song với mà xuất phát từ điểm gọi tâm chiếu.Phép chiếu phối cảnh tạo hiệu ứng luật xa gần tạo cảm giác độ sâu đối tượng giới thật mà phép chiếu song song không lột tả • Các đoạn thẳng song song mơ hình 3D sau phép chiếu hội tụ điểm gọi điểm triệt tiêu - vanishing point • Phân loại phép chiếu phối cảnh dựa vào tâm chiếu - Centre Of Projection (COP) mặt phẳng chiếu projection plane 38 Điểm triệt tiêu điểm triệt tiêu điểm triệt tiêu điểm triệt tiêu 39 Phép chiếu phối cảnh 40 Phép biến đổi phối cảnh • Phép chiếu phối cảnh điểm đối tượng lên mặt phẳng 2D thu từ phép chiếu trực giao phép biến đổi phối cảnh 1 0 [Tr] 0 0 0 0 0 r 0 1 x [ x' y ' z ' 1] rz y rz z 1 rz 41 Phép chiếu phối cảnh • Tham số: – – – – centre of projection (COP) field of view (, ) projection direction up direction 42 Phép chiếu phối cảnh tâm Giả sử mặt phẳng đặt z = tâm phép chiếu nằm trục z , cách trục z khoảng zc = 1/r Nếu đối tượng nằm mặt phẳng z = đối tượng cho hình ảnh thật Phương trình biến đổi: [ x y z ][ Tr ] = [ x y z rz+1 ] ma trận biến đổi điểm phối cảnh [ Tr ] có dạng: 1 0 [Tr ] 0 0 0 0 0 0 r 1 43 Phép chiếu phối cảnh tâm y’ y 1 0 0 0 0 0 0 r 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 r 0 1 D’ H C’ G H’ D E C F A G’ B x A’ E’ F’ B x z 1 0 x y z 1 0 0 0 0 0 x y rz 1 0 r 0 1 y x x' y' z' 1 1 rz rz 44 Phép chiếu phối cảnh tâm Y’ VP (y=10) VP y = 10 D’, H’C’, G’ D’ H’ C’,G’ VP( x = 10) VP X=10 A’, E’B’, F’ A’, E’B’, F’x’ 1 0 [Tpq ] 0 0 0 0 0 p q 0 1 x y 1 0 z 1 0 0 0 0 0 p q x 0 1 y z ( px qy 1) 45 x' • x y ' z ' 1 ( px qy 1) [ Tc ] = [ Tpq ][ Tz ] 1 0 0 0 0 0 0 p q 0 1 y ( px qy 1) 1 0 0 0 z 1 ( px qy 1) 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 p q 0 1 • tâm chiếu: [ -1/p 0 ] [ -1/q ] • VP (Vanishing point) tương ứng trục x y điểm: [ 1/p 0 ] [ 1/q ] 46 Phép chiếu phối cảnh tâm chiếu [ Tpqr ] = [Tp ][Tq ][Tr ] 1 0 0 0 x y 0 0 1 0 z 1 0 0 p 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 p q x r 1 0 q 0 1 y 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 r 0 0 0 z ( px qy rz 1) 47 p q r 1 x' x y ' z ' 1 ( px qy rz 1) y ( px qy rz 1) z 1 ( px qy rz 1) y' y' VP ( y = 10) H' D' D' H' G' C' E' G' C' VP ( x = 10 ) VP ( z = 10 ) F' A' x' z' A', E' F' B' x' B' 48 • tâm chiếu: – trục x điểm [ -1/p 0 ], – y điểm [ -1/q ] – z điểm [ 0 -1/r ] • VP tương ứng với giá trị : – [ 1/p 0 ], [ 1/q ] [ 0 1/r ] [ Tc ] = [ Tpqr ][ Tz ] 1 0 0 0 0 p 1 q 0 r 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 p q 0 r 0 1 49 So sánh 50 VÍ DỤ OPENGL void SetUpViewing() { // The viewport isn’t a matrix, it’s just state glViewport( 0, 0, window_width, window_height ); // Set up camera->screen transformation first glMatrixMode( GL_PROJECTION ); glLoadIdentity(); gluPerspective( 60, 1, 1, 1000 ); // fov, aspect, near, far } // Set up the model->camera transformation glMatrixMode( GL_MODELVIEW ); gluLookAt( 3, 3, 2, // eye point 0, 0, 0, // look at point 0, 0, ); // up vector glRotatef( theta, 0, 0, ); // rotate the model glScalef( zoom, zoom, zoom ); // scale the model - 51 ... sâu - depth cueing Nét khuất - visible line/surface identification Tô trát bề mặt - surface rendering Cắt lát - exploded/cutaway scenes, cross-sections • Thiết bị hiển thị 3D: – Kính stereo - Stereoscopic... phép chiếu phối cảnh - NGUYÊN LÝ 3D - Nguyên lý 3D • Ðồ họa chiều - 3D computer graphics bao gồm việc bổ xung kích thước chiều sâu đối tượng, cho phép ta biểu diễn chúng giới thực cách xác sinh... view frustrum outside view so must be clipped - 12 HIỂN THỊ VÀ PHÉP CHIẾU camera setup 3D models viewport - 13 RỜI RẠC HÓA - 14 TỔNG QUAN VỀ PHÉP CHIẾU - Phép chiếu • Định nghĩa phép chiếu – Một