Jana Dannhoferová Ústav informatiky, PEF MZLU

Podobné dokumenty
Modely prostorových těles

Zobrazování těles. problematika geometrického modelování. základní typy modelů. datové reprezentace modelů základní metody geometrického modelování

Reprezentace 3D scény

9 Prostorová grafika a modelování těles

REPREZENTACE 3D SCÉNY

Geometrické modelování

Vyplňování souvislé oblasti

Text úlohy. Která barva nepatří do základních barev prostoru RGB? Vyberte jednu z nabízených možností: a. Černá b. Červená c. Modrá d.

autorovu srdci... Petr Hliněný, FI MU Brno 1 FI: MA010: Průnikové grafy

Počítačová grafika RHINOCEROS

Modelování pevných těles

Katedra informatiky, Univerzita Palackého v Olomouci. 27. listopadu 2013

Univerzita Palackého v Olomouci

Grafy. RNDr. Petra Surynková, Ph.D. Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta.

Výpočet průsečíků paprsku se scénou

Multimediální systémy. 11 3d grafika

Výpočet průsečíků paprsku se scénou

11 Zobrazování objektů 3D grafiky

GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY 6

5 Algoritmy vyplňování 2D oblastí

1. Vektorové algoritmy jejich výstupem je soubor geometrických prvků, např.

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika Obor reálných čísel

Výpočet vržených stínů

Moderní technologie ve studiu aplikované fyziky CZ.1.07/2.2.00/ Množiny, funkce

Základní topologické pojmy:

GIS Geografické informační systémy

PRINCIPY POČÍTAČOVÉ GRAFIKY metodický list č. 1

Rastrová reprezentace

Základy 3D modelování a animace v CGI systémech Cinema 4D C4D

HVrchlík DVrchlík. Anuloid Hrana 3D síť

Elementární plochy-základní pojmy

MATEMATIKA 5. TŘÍDA. C) Tabulky, grafy, diagramy 1 - Tabulky, doplnění řady čísel podle závislosti 2 - Grafy, jízní řády 3 - Magické čtverce

Obecný princip 3D numerického modelování výrubu

Dvěma různými body prochází právě jedna přímka.

2. Množiny, funkce. Poznámka: Prvky množiny mohou být opět množiny. Takovou množinu, pak nazýváme systém množin, značí se

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

Předpokládané znalosti žáka 1. stupeň:

GIS Geografické informační systémy

Generování sítě konečných prvků

Geometrické vyhledávání

Jana Dannhoferová Ústav informatiky, PEF MZLU

Téma: Vektorová grafika. Určete pravdivost následujícího tvrzení: "Grafická data jsou u 2D vektorové grafiky uložena ve voxelech."

Detekce kolizí v 3D Josef Pelikán KSVI MFF UK Praha

Tělesa Geometrické těleso je prostorový omezený geometrický útvar. Jeho hranicí neboli povrchem je uzavřená plocha. Geometrická tělesa dělíme na

Výuka může probíhat v kmenových učebnách, část výuky může být přenesena do multimediálních učeben, k interaktivní tabuli, popřípadě do terénu.

Očekávané výstupy z RVP Učivo Přesahy a vazby

Maturitní témata profilová část

Je-li dána hranolová nebo jehlanová plocha s podstavou v rovině σ a rovina řezu ρ:

1.1 Základní pojmy prostorové geometrie. Předmětem studia prostorové geometrie je prostor, jehož prvky jsou body. Další

Očekávané výstupy z RVP Učivo Přesahy a vazby

Triangulace. Význam triangulace. trojúhelník je základní grafický element aproximace ploch předzpracování pro jiné algoritmy. příklad triangulace

Typy geometrie v. Rhinu. Body

2. Vyšetřete všechny možné případy vzájemné polohy tří různých přímek ležících v jedné rovině.

Watkinsův algoritmus řádkového rozkladu

Fakulta elektrotechniky a informatiky Počítačová grafika. Zkouška ústní

Další polohové úlohy

Několik úloh z geometrie jednoduchých těles

1) HSB, HSL. 2) Stínovaní

Malířův algoritmus Josef Pelikán CGG MFF UK Praha. 1 / 15

Ludolfovo číslo přepočítá z diskrétního do Euklidova prostoru - 1

ÚLOHY S POLYGONEM. Polygon řetězec úseček, poslední bod je totožný s prvním. 6 bodů: X1, Y1 až X6,Y6 Y1=X6, Y1=Y6 STANOVENÍ PLOCHY JEDNOHO POLYGONU

Stromové struktury v relační databázi

M - 2. stupeň. Matematika a její aplikace Školní výstupy Žák by měl

Maturitní témata z matematiky

Matematika. 6. ročník. Číslo a proměnná. desetinná čísla (využití LEGO EV3) číselný výraz. zaokrouhlování desetinných čísel. (využití LEGO EV3)

Matematická morfologie

GIS Geografické informační systémy

Počítačová geometrie I

Euklidovský prostor. Funkce dvou proměnných: základní pojmy, limita a spojitost.

C. METRICKÉ VLASTNOSTI ÚTVARŮ V PROSTORU

Maturitní okruhy z matematiky - školní rok 2007/2008

Očekávané výstupy z RVP Učivo Přesahy a vazby

Algoritmizace prostorových úloh

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

Rasterizace je proces při kterém se vektorově definovaná grafika konvertuje na. x 2 x 1

Témata ke státní závěrečné zkoušce z matematiky ARITMETIKA

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Systematizace a prohloubení učiva matematiky. Učebna s dataprojektorem, PC, grafický program, tabulkový procesor. Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

ŠVP Školní očekávané výstupy. - vytváří konkrétní soubory (peníze, milimetrový papír, apod.) s daným počtem prvků do 100

B) výchovné a vzdělávací strategie jsou totožné se strategiemi vyučovacího předmětu Matematika.

MATEMATIKA Maturitní témata společná část MZ základní úroveň (vychází z Katalogu požadavků MŠMT)

Úvod Typy promítání Matematický popis promítání Implementace promítání Literatura. Promítání. Pavel Strachota. FJFI ČVUT v Praze

Geometrické transformace pomocí matic

2.1 Pokyny k otevřeným úlohám. Výsledky pište čitelně do vyznačených bílých polí. 2.2 Pokyny k uzavřeným úlohám

Vyučovací předmět / ročník: Matematika / 4. Učivo

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

MATEMATIKA A 3 Metodický list č. 1

Datové struktury pro prostorové vyhledávání

13 Barvy a úpravy rastrového

Algoritmy výpočetní geometrie

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

Žák plní standard v průběhu primy a sekundy, učivo absolutní hodnota v kvartě.

Matematika a její aplikace Matematika 1. období 3. ročník

Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace Vyučovací předmět MATEMATIKA 1. OBDOBÍ Oblast:

Základní geometrické útvary

Matematika pro informatiky

Transkript:

Počítačová grafika 1. Definice oblasti souvisí: a) s definováním množiny všech bodů, které náleží do hranice a zároveň do jejího vnitřku b) s popisem její hranice c) s definováním množiny všech bodů, které tvoří její okolí d) s popisem vnitřních bodů 2. Které z následujících tvrzení neplatí pro metodu řádkového vyplňování: a) pro každý rozkladový řádek se hledá seznam průsečíků s hraničními úsečkami b) vykreslují se vodorovné úseky mezi lichými a sudými průsečíky c) před výpočtem lze vynechat svislé hrany d) na začátku je možné zkrátit všechny hrany o 1 pixel Jana Dannhoferová (jana.dannhoferova@pef.mendelu.cz) Ústav informatiky, PEF MZLU 3. Plot je: a) pomyslná svislá čára, která může protínat vnitřek i hranici oblasti b) pomyslná svislá čára, která může protínat vnitřek, ale ne hranici oblasti c) pomyslná diagonální čára, která může protínat vnitřek i hranici oblasti d) pomyslná diagonální čára, která může protínat vnitřek, ale ne hranici oblasti 4. Při semínkovém vyplňování nepotřebujeme znát: a) barvu semínka b) barvu vnitřního bodu c) barvu vnějšího bodu d) barvu hraničního bodu 2 Pojem tělesa těleso množina bodů vyplňující určitou trojrozměrnou prostorovou oblast (splňující určitá kritéria) sjednocení dvou disjunktních množin: množiny vnitřních bodů a množiny hraničních bodů spojitý útvar tvořený jedním celkem z těles jsou vyloučeny úsečky, křivky a plochy, které nemají vnitřní body ve smyslu tělesa (slouží k popisu hraničních bodů) používané označení: S (solid), F (face), E (edge), V (vertex) modelování těles důraz kladen na tvorbu úplných reprezentací fyzických prostorových objektů, které umožňují řešit libovolný geometrický problém algoritmicky model popíše co nejrozsáhlejší třídu těles model je jednoznačný a úplný model je unikátní a přesný nemožnost vytvořit nesprávnou reprezentaci model je uzavřený vůči vybraným operacím model je kompaktní model je navržen tak, aby podporoval použití efektivních algoritmů pro tvorbu, modifikaci a vyhodnocení modelu 3 4 Modely 3D scén dekompoziční modely reprezentují tělesa seznamem, výčtem vyplněného prostoru výčet elementů bývá uspořádaný konstruktivní modely popisují tělesa jako kombinaci těles s jednoduchým geometrickým tvarem primitivní tělesa: hranol, koule, válec aj. nejznámější je CSG model, který má formu stromu hraniční modely reprezentují tělesa pomocí hraničních povrchů povrch tělesa množina nepřekrývajících se stěn nejznámější je tzv. okřídlená hrana objemové reprezentace přímé informace o vnitřních objemech těles snadný test bod vs. těleso (Leží daný bod uvnitř tělesa?) zobrazování může být obtížnější používají se též jako pomocné datové struktury pro rychlé vyhledávání povrchové reprezentace přímé informace o povrchu tělesa (hrany, stěny) obtížnější test bod vs. těleso (tělesa vůbec nemusí mít vnitřní objem) poměrně snadné zobrazování 5 6 1

1) Objemové reprezentace Buněčný model výčtové reprezentace přímé vyčíslení obsazeného prostoru použití zejména jako pomocné datové struktury pro rychlé vyhledávání například: buněčný model, oktalový strom CSG reprezentace velice silná a přesná metoda (elementární tělesa, geometrické a množinové operace) obtížnější zobrazování prostor je tvořen elementárními objemy ve tvaru krychle voxel (volume element) pole k x l x m voxelů jednobitová varianta: 0 nic, 1 těleso vícebitová varianta: 0 nic, n > 0 těleso číslo n voxel 7 8 Buněčný model kreslení odzadu-dopředu pouze přivrácené stěny voxelů pouze stěny na povrchu těles vícenásobné překreslování paměťově náročný snadná modifikace a vyhodnocování triviální algoritmy pro množinové operace mezi buněčnými (voxelovými) modely tzv. Octree, Octal tree (quadtree v rovině) sjednocení prostorových buněk různé velikosti základním objemovým prvkem je krychle 9 10 3D analogie kvadrantového stromu je-li vnitřek krychle nehomogenní, rozdělí se na osm částí (až do úrovně voxelu) úspora paměti proti buněčnému modelu kreslení odzadu-dopředu pouze přivrácené stěny krychlí pouze stěny na povrchu těles několikanásobné překreslování některých pixelů číslování oktantů závisí na konkrétní implementaci modelu, na způsobu jeho vytváření a zpracování nevýhody pouze aproximují tělesa nejsou příliš vhodné jako primární modely těles 11 model lze popsat grafem se stromovou strukturou 12 2

Constructive Solid Geometry (CSG) CSG strom CSG modely jsou založeny na teorii množin a jsou nejvhodnější pro interaktivní modelování těles CSG strom zachycuje postup konstrukce tělesa elementární geometrická tělesa snadno definovatelná a vyčíslitelná (poloprostor, koule, válec, kužel, kvádr, toroid) množinové operace kompozice složitějších těles z elementárních (sjednocení, průnik, rozdíl, ) geometrické transformace modifikace elementárních i složitějších těles maticové transformace 13 ((A + B) C) D = (A C D) + (B C D) = A.notC.notD + B.notC.notD 14 CSG transformace Regularizované množinové operace A B množinové operace nesmí změnit topologickou dimenzi tělesa! požadavek: uzavřenost modelů na množinové operace (sjednocení, průnik, rozdíl, doplněk) pojmy: hranice, vnitřek, uzávěr množiny Příklad: regularizovaný průnik vyloučí izolovanou stěnu 15 17 2) Povrchové reprezentace CSG vs. hraniční reprezentace hranová reprezentace tzv. drátový model pseudo-povrchová reprezentace pouze vrcholy a hrany těles (nelze použít pro výpočet viditelnosti) plošková reprezentace VEF(S) model kompletní topologická informace: seznamy vrcholů (vertex), hran (edge), stěn (face) a těles (solid) hraniční reprezentace tzv. okřídlená hrana redundantní informace pro rychlé vyhledávání sousedních objektů 18 19 3

Drátové modely Drátové modely hranová reprezentace je nejjednodušší a nejstarší obsahuje seznam vrcholů a hran úsporná struktura, minimum topologických informací drátový model nelze jednoznačně interpretovat! jeden model může reprezentovat několik různých těles! prosté zobrazení všech hran modelu neposkytuje dostatečnou informaci o tvaru tělesa, jeho pozici vzhledem k pozorovateli problém např. při řešení viditelnosti tělesa, objemu nebo těžiště 20 21 VEFS VEFS představitel tzv. ploškové reprezentace těleso je určeno seznamem rovinných plošek nejčastější případ: všechny plošky mají stejný počet vrcholů (trojúhelníky nebo čtyřúhelníky) rozšíření modelu vrcholů a hran o plochy (seznam stěn) povrch = množina nepřekrývajících se stěn (hrany a vrcholy) 22 23 Okřídlená hrana Okřídlená hrana představitel tzv. hraniční reprezentace hraniční modely jsou podobné ploškovým + podrobnější informace o topologii tělesa informace o vrcholech, hranách a plochách jsou vedeny v hybridní datové struktuře (tzv. okřídlená hrana) obsahuje cyklické seznamy vrcholů, hran a stěn a redundantní informace pro rychlé vyhledávání sousedících objektů z hybridního seznamu lze odvodit: stěny sousední s danou stěnou seznam hran vymezujících obvod stěny a díry ve stěně stěny se společnou danou hranou vrcholy dané stěny stěny stýkající se v daném vrcholu posloupnost hran tvořících hranici zvolené stěny každá hrana inciduje právě se dvěma stěnami 24 25 4

Okřídlená hrana Modely a zobrazení 26 27 Literatura Beneš, B., Felkel, P., Sochor, J., Žára, J. Moderní počítačová grafika. Computer Press: Brno, 2004. Beneš, B., Sochor, J., Žára, J. Algoritmy počítačové grafiky. ČVUT: Praha, 1996. Sochor, J.: Základy počítačové grafiky. FI MU: Brno, 2001. 28 5