Transformace 2D. Transformace. Souřadnicové systémy. Vektorová a rastrová grafika. Přednáška 7



Podobné dokumenty
7 Transformace 2D. 7.1 Transformace objektů obecně. Studijní cíl. Doba nutná k nastudování. Průvodce studiem

Matematika I: Aplikované úlohy


Lineární transformace

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 5

Optické měřicí 3D metody

Univerzita Pardubice Fakulta ekonomicko-správní. Počítačová grafika a geometrické transformace v rovině a prostoru. Eva Hladíková

Rovinné přetvoření. Posunutí (translace) TEORIE K M2A+ULA

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Euklidovský prostor Stručnější verze

Technická mechanika - Statika

CVIČENÍ č. 3 STATIKA TEKUTIN

Elektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I. Mechanika hmotného bodu

(3) Zvolíme pevné z a sledujme dráhu, kterou opisuje s postupujícím časem koncový bod vektoru E v rovině z = konst. Upravíme vztahy (2) a (3)

Určování výměr Srážka mapového listu Výpočet objemů Dělení pozemků

Semestrální projekt. Předmět: Programování v jazyce C. Zadání: Operace s maticemi. Uživatelský manuál. ver. 1.0

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

Řešení úloh celostátního kola 55. ročníku fyzikální olympiády.

Transformace (v OpenGL) příklady a knihovna GLM

ZÁKLADNÍ POJMY SVĚTELNÉ TECHNIKY

Obr.94. Tečná reakce T r musí být menší nebo rovna třecí síle F t

Základy matematiky kombinované studium /06

Edita Kolářová ÚSTAV MATEMATIKY

Osvětlování a stínování

JSR tutorial 2 Transformace v JSR-184

Z teorie je nutné znát pojmy: lineární funkcionál, jádro, hodnost a defekt lineárního funkcionálu. Také využijeme 2. větu o dimenzi.

Otázky z kapitoly Stereometrie

Měřicí a řídicí technika Bakalářské studium 2007/2008. odezva. odhad chování procesu. formální matematický vztah s neznámými parametry

I C T V M A T E M A T I C E

Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

Ideální krystalová mřížka periodický potenciál v krystalu. pásová struktura polovodiče

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky. Geometrie pro FST 1. Pomocný učební text

Skalární součin je nástroj, jak měřit velikost vektorů a úhly mezi vektory v reálných a komplexních vektorových prostorech.

Matice se v některých publikacích uvádějí v hranatých závorkách, v jiných v kulatých závorkách. My se budeme držet zápisu s kulatými závorkami.

5. Maticová algebra, typy matic, inverzní matice, determinant.

1. Alternativní rozdělení A(p) (Bernoulli) je diskrétní rozdělení, kdy. p(0) = P (X = 0) = 1 p, p(1) = P (X = 1) = p, 0 < p < 1.

Téma 9 Těžiště Těžiště rovinných čar Těžiště jednoduchých rovinných obrazců Těžiště složených rovinných obrazců

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody. Přednáška 6

ŠROUBOVÝ A PROSTOROVÝ POHYB ROTAČNĚ SYMETRICKÉHO TĚLESA

FAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA II MODUL 2 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Jazyk matematiky Matematická logika Množinové operace Zobrazení Rozšířená číslená osa

Lineární algebra a analytická geometrie sbírka úloh a ř ešených př íkladů

Skalár- veličina určená jedním číselným údajem čas, hmotnost (porovnej životní úroveň, hospodaření firmy, naše poloha podle GPS )

MATEMATICKÁ ANALÝZA A LINEÁRNÍ ALGEBRA PŘÍPRAVA NA ZKOUŠKU PRO SAMOUKY

Grafická data jsou u 2D vektorové grafiky uložena ve voxelech NEPRAVDA Grafická data jsou u rastrové grafiky uložena v pixelech PRAVDA Grafická data

Část 3. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič, MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Geometrické transformace pomocí matic

Vektory a matice. Matice a operace s nimi. Hodnost matice. Determinanty. . p.1/12

7. Odraz a lom. 7.1 Rovinná rozhraní dielektrik - základní pojmy

má spojité parciální derivace druhého řádu ve všech bodech této množiny. Výpočtem postupně dostaneme: y = 9xy2 + 2,

. Opakovací kurs středoškolské matematiky podzim 2015

Vlastní čísla a vlastní vektory

Geometrie pro FST 2. Plzeň, 28. srpna 2013, verze 6.0

Geometrické těleso je prostorově omezený geometrický útvar. Jeho hranicí, povrchem, je uzavřená plocha.

2. Vyplňování. Transformace.

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně

Mechanika - kinematika

Řešené úlohy ze statistické fyziky a termodynamiky

MATEMATIKA 1 4 A B C D. didaktický test. Zadání neotvírejte, počkejte na pokyn! Krok za krokem k nové maturitě Maturita nanečisto 2006

1. Parametrické vyjádření přímky Přímku v prostoru můžeme vyjádřit jen parametricky, protože obecná rovnice přímky v prostoru neexistuje.

Textury v real-time grafice Josef Pelikán, MFF UK Praha Josef.Pelikan@mff.cuni.cz

ŠROUBOVÉ SPOJE VÝKLAD

Teoretické úlohy celostátního kola 53. ročníku FO

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ STUDIJNÍ PROGRAM GEODÉZIE A KARTOGRAFIE STUDIJNÍ OBOR GEODÉZIE, KARTOGRAFIE A GEOINFORMATIKA

Strojírenské výpočty. Technická zpráva č. 2

JčU - Cvičení z matematiky pro zemědělské obory (doc. RNDr. Nýdl, CSc & spol.) Minitest MT1

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 3D MODELY TENZORU NAPJATOSTI 3D MODELS OF STRESS TENSOR

Řešení úloh 1. kola 52. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie B Autořiúloh:M.Jarešová(5),P.Šedivý(1,4),J.Thomas(2,3,7), K.RauneraP.Šedivý(6).

7. Derivace složené funkce. Budeme uvažovat složenou funkci F = f(g), kde některá z jejich součástí

Pasivní Koherentní Lokace. Duben 2008

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika 0A1. Cvičení, zimní semestr. Samostatné výstupy. Jan Šafařík

Co byste měl/a zvládnout po 6. týdnu

(3) vnitřek čtyřúhelníka tvořeného body [0, 0], [2, 4], [4, 0] a [3, 3]. (2) těleso ohraničené rovinami x = 1, y = 0 z = x a z = y

2D transformací. červen Odvození transformačního klíče vybraných 2D transformací Metody vyrovnání... 2

PŘÍČNÁ STABILITA PLOVOUCÍHO TĚLESA VÁLCOVÉHO TVARU PLOVÁKŮ SIDE TILT STABILITY OF THE FLOATING BODY BY CYLINDRICAL FORM OF FLOATS

ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady

(0, y) 1.3. Základní pojmy a graf funkce. Nyní se již budeme zabývat pouze reálnými funkcemi reálné proměnné a proto budeme zobrazení

Přehled učiva matematiky 7. ročník ZŠ

ROTAČNÍ KVADRIKY. Definice, základní vlastnosti, tečné roviny a řezy, průsečíky přímky s rotační kvadrikou

poznámky ke 3. přednášce volitelného předmětu PG na FCHI VŠCHT Martina Mudrová březen 2005

Obr. 1 Stavební hřebík. Hřebíky se zarážejí do dřeva ručně nebo přenosnými pneumatickými hřebíkovačkami.

Funkce zadané implicitně

Mária Sadloňová. Fajn MATIKA. 150 řešených příkladů (vzorek)

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI. Přírodovědecká fakulta. Katedra optiky. Jana Grézlová. Obor: Digitální a přístrojová optika.

Regresní a korelační analýza

6. T e s t o v á n í h y p o t é z

Matematika 1 pro PEF PaE

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS

9. Umělé osvětlení. 9.1 Základní veličiny. e. (9.1) I =. (9.6)


Matematika 1 MA1. 1 Analytická geometrie v prostoru - základní pojmy. 4 Vzdálenosti. 12. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 32

Několik poznámek na téma lineární algebry pro studenty fyzikální chemie

Příklad 1.3: Mocnina matice

MATEMATIKA IV - PARCIÁLNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE - ZÁPISKY Z. Obsah. 1. Parciální diferenciální rovnice obecně. 2. Kvaazilineární rovnice prvního řádu


LBP, HoG Ing. Marek Hrúz Ph.D. Plzeň Katedra kybernetiky 29. října 2015

01_Grafické rozhraní

Katedra aplikované matematiky FEI VŠB Technická univerzita Ostrava

13 Analytická geometrie v prostoru

Transkript:

Přednáška 7 Transformace D Transformace Transformace je proces, při kterém dochází ke změně poloh, orientace nebo velikosti jednotlivých zobrazovaných objektů (geometrie objektů. Transformace souřadnicového sstému Projekce (v 3D Lineární transformace: posunutí otočení změna měřítka zrcadlení zkosení Lineární transformace: T(v+w T(v + T(w T( λv λt(v! Pro některé lineární transformace NEEXISTUJE opačná (inverzní transformace Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 Vektorová a rastrová grafika Souřadnicové sstém Vektorová grafika transformace se aplikuje na všechn (řídící bod (vrchol daného objektu. astrová grafika transformace se aplikuje na všechn piel rastru (více viz. přednáška. Nejpoužívanější SS jsou karteziánský a polární SS. r r.cos( r.sin( r + α arctg Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 3 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 4

SSZ a USS Transformační matice USS Univerzální (Uživatelský souřadnicový sstém, světové souřadnice SSZ Souřadnicový sstém zařízení [piinx, piin] [, ] pi [3,767] [piax, pia] Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] pix Vztah přepočítávající obrazovkové souřadnice na reálné realx realinx + (pix piinx / dx real reala (pi piin / d dx (piax piinx / (realax realinx d (pia piin / (reala realin Vztah přepočítávající reálné souřadnice na obrazovkové pix piinx + (realx realinxdx pi piin + (reala reald real [realinx, reala] [-,] [5,-] [realax, realin] Přednáška 7 5 realx Souřadnice bodu P [, ] se vlivem transformace upraví na P [, ] transformační matice Způsob zápisu transformace (eplicitní a maticové Eplicitní vjádření ' 3 ' + Řádkový vektor (preferováno v literatuře o PG [ ' ' ] [ ] 3 [ ] [ ] P' P Sloupcový vektor (standardní matematický zápis ' ' P' P Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] ' ' ' 3 ' Tento způsob bude používán při výkladu Přednáška 7 6 Homogenní souřadnice Inverzní transformace Některé transformace nelze vjádřit pomocí matice, např.: což vede na nekorektní maticový zápis: ' + 3 ' + Pro jednotný maticový výpočet budeme používat čtvercovou matici o rozměru (n+ (n+. Vektor rozšíříme o souřadnici w (homogenizační faktor, w<>, nejčastěji w, původní souřadnice upravíme vnásobením nebo vdělením hodnotou w. ' [ ' ' ] [ ] Transformační matice má pro D prostor rozměr 33. 3 [ ' w' ] [ w] 3 Inverzní transformační matice - [ ' ' ] [ ] I Příklad (otočení cos( sin( cos( α cos( sin( α sin( cos ( + sin ( cos( sin( sin( ; cos( cos( α sin( α sin( cos( cos( sin( sin( α cos( cos( α sin( sin( cos( I sin( cos( Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 7 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 8

Neeistující inverzní transformace Posunutí Inverzní transformace neeistuje, pokud Příklad: Transformace: projekce bodu na osu ' ' [ ' ' ] [ ] det Neeistuje inverzní transformace. Logické vsvětlení:??? Posunutí (move bodu P do bodu P o vektor Vektor posunutí p ( X, ( X X, Eplicitní výpočet souřadnic P X X + + X aticové vjádření posunutí X X p ' [,] ' p Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 9 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 Otočení Otočení (rotation bodu P kolem počátku O[,] o orientovaný úhel β do bodu P Eplicitní výpočet souřadnic P X X cos β sin β [,] β r cos α r sin α r cos (α + β r sin (α + β sin(α + β sin α cos β + cos α sin β cos(α + β cos α cos β -sin α sin β X sin β + cos β aticové vjádření otočení cos β sin β sin β cos β cos β sin β sin β cos β [,] β Pomocí vzorců pro cos a sin součtu úhlů rovnice upravíme: r cos (α + β r cos α cos β -r sin α sin β r sin (α + β r sin α cos β + r cos α sin β cos β - sin β sin β + cos β Otočení okolo obecného bodu [X, ] lze řešit složenou transformací: posunutí otočení zpětné posunutí. Kladné hodnot β určují otočení proti směru hodinových ručiček, záporné hodnot β určují otočení ve směre hodinových ručiček. Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7

Otočení rastrového obrázku Dopředné a zpětné mapování lgoritm zlepšující kvalitu transformace viz přednáška: astrová grafika Zkosení Zkosení (shear je transformace udávaná koeficientem mír zkosení SH ve směru os, respektive SH ve směru os. Eplicitní výpočet souřadnic P X X + SHX SH X + aticové vjádření zkosení Sh SH X SH SH.5 [,] Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 3 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 4 Změna měřítka Změna velikosti objektu (scale ve směru souřadnicových os o koeficient S, S S (, ----> zmenšení objektu S > ----> zvětšení objektu Pro S< dochází ke změně měřítka v opačném směru. Eplicitní výpočet souřadnic P X S X S aticové vjádření SX S S ' [,] ' Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 5 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 6

Souměrnost Jednotlivé případ souměrnosti Zvláštní případ změn měřítka (smetr bsolutní hodnota koeficientů je rovna jedné Souměrnost osová a středová Používají se výraz překlopení, zrcadlení (reflection, flip, mirror souměrnost podle os souměrnost podle os středová souměrnost S - - S - - Středová souměrnost je ekvivalentní otočení o 8 [,] [,] Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 7 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 8 Skládání transformací Příklad skládání transformací Postupné aplikování jednotlivých transformací na bod P Záleží na pořadí, pro skládání transformací NEPLTÍ komutativní zákon. Vjádření jedinou maticí, kterou dostaneme postupným násobením matic, představujících jednotlivé částečné transformace Násobení zprava P ' P r [,] p (- r,- r p (- r,- r r α Příklad: Otočení o úhel α okolo bodu [, ] + Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 9 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7

Přesnost a kumulace chb Zásad: Výpočt provádět s reálnými proměnnými Zaokrouhlení provádět pouze pro účel vkreslení Při vícenásobných transformacích dochází ke kumulování chb Doporučení: vužívat tp double místo tpu float Příklad: Opakované otáčení úsečk (např. sekundová ručička krok 6 (-6 počáteční stav :[.,.], [.,.] koncový stav při použití souřadnic tpu float min. (6 otočení: [.8, -.7587E-5] 8 hod. (88 otočení: [.38, -.9669533E-4] koncový stav při použití souřadnic tpu double min. (6 otočení: [99.99999999999973, -4.85757373E-4] 8 hod. (88 otočení: [99.99999999986587, -.95499356E-] Podpora v Javě Graphics! Pouze transformace zobrazovacího režimu, neřeší samotnou transformaci (změnu vkreslovaných dat translate (int, int posunutí počátku souřadnicového Tet Tet Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 Podpora v Javě Podpora v Javě GraphicsD! Pouze transformace zobrazovacího režimu, neřeší samotnou transformaci (změnu vkreslovaných dat void translate(double t, double t void translate(int, int void rotate(double theta void rotate(double theta, double, double shear(double sh, double sh scale(double s, double s ffinetransform gettransform( void transform(ffinetransform T ffinetransform ffinetransform( - jednotková matice transformace ffinetransform(ffinetransform T ffinetransform(double[] flatmatri 4 nebo 6 prvků ffinetransform(float[] flatmatri 4 nebo 6 prvků ffinetransform(double m, double m, double m, double m, double m, double m ffinetransform(float m, float m, float m, float m, float m, float m m - the X coordinate scaling element of the 33 matri m - the coordinate shearing element of the 33 matri m - the X coordinate shearing element of the 33 matri m - the coordinate scaling element of the 33 matri m - the X coordinate translation element of the 33 matri m - the coordinate translation element of the 33 matri Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 3 Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 4

Podpora v Javě ffinetransform concatenate(ffinetransform T ffinetransform createinverse( invert( getatri(double[] flatmatri rotate(double theta rotate(double theta, double anchor, double anchor scale(double s, double s shear(double sh, double sh translate(double t, double t Skutečná transformace (změna vkreslovaných dat transform(pointd ptsrc, PointD ptdst transform(pointd[] ptsrc, int srcoff, PointD[] ptdst, int dstoff, int numpts T T s sh m m m m sh s t t m m Počítačová grafika, PV, UPCE-KID, [/] Přednáška 7 5