Mod3-Computer Graphics for CAD Disegno Industriale

8/17/2019 Mod3-Computer Graphics for CAD Disegno Industriale

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DdR. Ing. Michele Fiorentino

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Politecnico di Bari

Corso d i

SIMULAZIONE E PROTOTIPAZIONE VIRTUALE

ComputerGraphics for

CAD

2003: “Alla ricerca di nemo”, Pixar


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Politecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino Modulo 4-p3 – 2

CAD e Computer grafica??

Il CAD e ladocumentazionetecnica digitale einterattiva richiedono

conoscenze di graficadigitale: la computergraf ica (CG)


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Politecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino

Renderings

Modulo 4-p3 – 3


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Renderings

Modulo 4-p3 – 4


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Ambienti

Modulo 4-p3 – 5


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Politecnico di Bari

Corso d i


Le Immagini Digitali


7/266Politecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino

Perché immagini nel CAD?

Input

Modulo 4-p3 – 7

Output

Schizzi cartacei

Sfondi dafotografia

Modelli dafotografia

Textures

ReverseEngineering

Rendering

Video Tavole

Pagine Web

Multimediale Flyer



Textures

Rendering

Modulo 4-p3 – 8

Textures!



Scenari

Modulo 4-p3 – 9


10/266Politecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino Modulo 1 – 10

Immagini al calcolatore

La luce è un ‘continuo’ di frequenze e bisogna ‘discretizzarle’ovvero trasformarle in un insieme di bit.

000000000000000000000000

000100000011111111000000000000000010010010000000000000000010000100000010000000000010001000000000

000010000010010000000000000000000010100000000000

010000000011000000010000000000000010000000000000?


11/266Politecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino Modulo 1 – 11

Classificazione immagini

In base alla rappresentazione

Immagini scalari (i.e. raster) o bitmap

Immagini vettoriali

In base al dominio del tempo

Fisse o statiche In movimento (= video)


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Politecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino Modulo 1 – 12

Immagini raster (bitmap)

L'immagine è una matrice di elementi(pixel) a cui è associato un colore.

Pixel Art


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Qualità delle immagini

In base alle esigenzebisogna scegliere iparametri adeguati:

Es. JPEG - 3,2 Kb

Esempi:OK

Applicazione risoluzione numero colori num. byteWeb TV 720x625 256 440 KBPoster 15000x10000 16milioni 430 MB

TROPPO BASSA


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Elaborazione dell’immagine

Due principalisoftware:

1. Adobe Photoshop2. Gimp (free!!)

Funzioni

Conversioni e resize Primitive, testo, etc..

Gestione dei Layer

Modulo 4-p3 – 14


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Creazione di immagini raster

Le immagini da fonti analogiche (es. foto sucarta), devono subire:

Discretizzazione (= zanzariera):

- scomposizione dell’immagine in un reticolo di punti(pixel, picture element )

Quantizzazione (= da analogico o digitale):

- codifica di ogni pixel con una sequenza di bit


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L’immagine viene scomposta in una griglia di Pixel(da picture element)

Risoluzione: dimensione della griglia es. 640x480

Discretizzazione


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Scalettatura o Aliasing

Aliasing : Un effetto della discretizzazione (soprattutto abassa risoluzione) è che le linee diagonali appaiono"dentellate". Vi ricordate Autocad??


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Anti-aliasing

Anti-al iasing : "ammorbisce" la dentellaturaintroducendo dei colori intermedi

Ha un costo computazionale elevato! Anche 8x


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Esempio pratico Anti-aliasing


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La stampa

Quando stampiamo o visualizziamo a video conta laDefinizione dell’immagine: numero dei pixel x unità dilunghezza o DPI (dot per inches).

Maggiore risoluzione = + dettagli e sfumature ma ancheaumenta la memoria occupata.

Valori consigliati:(possono dipendere anche dalla qualità dellacarta e della stampante\plotter)

Schermo (web): 100 dpi

Stampa (Cartacea < A4): 600 dpiStampa (Cartacea >A4): > 600 dpi

Particolare ingrandito al 500%con definizione 200 dpi

Particolare ingrandito al500% con definizione 72 dpi


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Il calcolo dei pixel per stampa

Noto il formato di stampa, definisco un DPIaccettabile e ottengo la risoluzione

Modulo 4-p3 – 22

Esempio: (20,32 x 25,4 cm) = 8x10 pollici x 300 dpi =2400x3000 pixels!!

Nelle consegne dei rendering tenete conto diquesto!!


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Immagine bianco e nero:Quantizzazione del colore: Ogni pixel è

rappresentato da un bit 0 o1000000000000000000000000

000000000011111111000000

000000000010000010000000

000000000010000100000000

000000000010001000000000

000000000010010000000000

000000000010100000000000

000000000011000000000000

000000000010000000000000

I Colori: raster B\N

Rappresentazionedi un pixel


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Immagini con sfumature di grigio

La rappresentazione in ‘toni di grigio’ assegnauno o più byte per pixel, per avere più gradazionipossibili


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Livelli di grigio

Bianco e nero, 1 bit

4 livelli, 2 bit

8 livelli, 3 bit 16 livelli, 4 bit

32 livelli, 5 bit

64 livelli, 6 bit

128 livelli, 7 bit

256 livelli di grigio, 8 bit


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Immagini raster a colore

Profondità del colore: numero di bit assegnati perogni pixel per la definizione del colore (bpp).

Antipaxos, “Le piscine” ,Grecia


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Codifica Numero di bit bpp Numero di colori 2n 1 2

2 4

3 8

4 16

5 32

6 64

7 128

8 25616 high color (circa 65500)

24 t rue co lor (oltre 16

milioni)

Il colore è definito indue modi diversi:

1. il singolo pixeldefinisce il coloredirettamente.

2. Con un elenco dei

colori (tabella deicolori) e si associa aciascun punto l'indiceche punta allospecifico colore

Modulo 1 – 27

+

M e m o r i a o c c u p a t a


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Modelli di colore

Modulo 4-p3 – 28


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Modelli di colore

Sistemi di coordinate che definiscono unsottoinsieme discreto di colori (detto gamut )

In CG :

RGB (per monitor, sintesi additiva ) CMYK (per stampe, sintesi sottrattiva)

HSV (intuitivo per l’uomo)


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RGB

(Red, Green, Blue) èdefinito dalle primarierosso, verde e blu o dette

primarie additiveI monitor sintetizzano i

colori eccitando tre tipi di

fosfori (RGB) quindiRGB è hardwareoriented

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:AdditiveColorMixing.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:AdditiveColorMixing.png


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Modelli cromatici: RGB


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Il rosso in RGB

In RGB il rosso è (R=1, G=0, B=0);

Variando R da 0 a 1 si ottengono tutti i rossipuri di diversa luminosità

Rosso (1,0,0)Nero (0,0,0)


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IL modello CMY(K)

Ciano, Magenta e Giallo(Cyan, Magenta,Yellow, CMY) sono i

complementari diRosso, Verde e Blu

Sono primarie sottrattiveperché sottrarre

frequenze riflesse albianco (stampa)

K= key black, per il testo.

http://en.wikipedia.org/wiki/Blackhttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:SubtractiveColorMixing.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:SubtractiveColorMixing.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Black


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Il modello HSV

Il modello Hue, Saturation,Value riproduce il modocon cui un pittore lavora:

1. dal colore puro (hue)2. aggiunge del bianco per

cambiarne la saturazione(saturation)

3. poi aggiunge del nero percambiare la luminosità(value)


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La tinta

La tinta distingue i colori(rosso, verde, giallo, ecc)è una descrizione dellalunghezza d’ondadominante


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La saturazione

indica quanto un colore èlontano da un livello digrigio di media intensità (ilrosso è saturo, il rosa etutti i colori pastello sonodesaturi)


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La luminosità

L’ intensità di illuminazione o luminanzaè la potenza del segnale luminosoemesso (misurazione oggettiva)

Il termine luminosità è invece attribuitoalla percezione dell’intensità della luce(non lineare) è una sensazionesoggettiva


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Esempio di HSV

Hue (tinta), il tipo di coloreSaturation (saturazione), l’intensitàdel coloreValue (valore), la luminosità delcolore

luminosità

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Hsv_sample.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:Hsv_sample.png


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alpha value = trasparenza

Il valore di alpha (valore ditrasparenza) è una frazionedi opacità che indica quanto èopaco (o trasparente), il pixel.

Il valore di alpha ècomunemente: 0 =completamente trasparente,1 = completamente opaco.


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Esempio di alpha buffering

+ =


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Uso di trasparenza in un CG

Textures trasparentiapplicate a dei solidipiù semplici per farli

sembrare piùcomplessi

Modulo 4-p3 – 41


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Altri esempi

Modulo 4-p3 – 42


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Altri esempi…

Modulo 4-p3 – 43


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Compressione di

immagini

Modulo 4-p3 – 44


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Perché comprimere?

• ridurre l’utilizzo dimemoria (es. email,web)

• Usare meno banda• Togliere informazioni

ridondanti (es.2 frame

successivi di un video)

Modulo 4-p3 – 45


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Tecniche di compressione

Statistical (Entropy)• basate su anomalie statistiche (Esempio

prevalenza di un colore)

Predictive (Source)• basate sulla differenza con pixel vicini (esempio

sfondo sfumato)

Transform (Hybrid)• Trasformano i dati da un dominio ad un altro (es.spazio alla frequenza)

Modulo 4-p3 – 46

Ti i di i


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Tipi di compressione

SimmetricaStesso tempo per encoding and decoding

• Usate per dialoghi (es. teleconference)

aSimmetrica

Fatte prevalentemente in una sola direzione equando il tempo è disponibile

• Es. TV broadcast• ADSL!

Modulo 4-p3 – 47

C i i ?


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Come si comprime?

• Eliminazione ripetizioni in digital audio, image,and video

• Sfruttare caratteristiche della percezione umana(es. mp3 taglia le frequenze non udibili)

Due tipi:• senza perdita (lossless): l'immagine non perde

qualità e de-compressa, torna identica.• formati tiff compressi, gif, png, zip, gzip, 7zip e rar .

• con perdita (lossy ):più si comprime più si perde in qualità• Il più conosciuto è il Jpeg!

http://it.wikipedia.org/wiki/ZIP_(formato_di_file)http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Gzip&action=edithttp://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Rar&action=edithttp://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Rar&action=edithttp://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Gzip&action=edithttp://it.wikipedia.org/wiki/ZIP_(formato_di_file)


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U i “ i ”


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Un esempio “numerico”

C i l !! L’ 3??


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Compressione lossy!! L’mp3??

Modulo 4-p3 – 51

128 kbit/sec -> compressione 12:1

G tt !


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Gatto vero e non!

Modulo 4-p3 – 52

U b i di


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Un buon esempio dicompressione

U tti i di i


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Un cattivo esempio di compressione

E i di “di t i ”!


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Esempio di “distruzione”!

Modulo 4-p3 – 55

artefacts


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Formati non distruttivi

(senza perdita)

Modulo 4-p3 – 56

RAW


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RAW

Il RAW (grezzo) è il dump del sensore della fotocamera.Il vantaggimantenere l'immagine alla più alta qualità possibileediting molto avanzato (es. correzione colori ed illuminazione)

Recentemente anche compressi non distruttiviSvantaggiDimensioni file (anche 50 Mb a immagine!!)Le immagini grezze richiedono software specifici o plug-in peressere lette

GIF

http://it.wikipedia.org/wiki/Softwarehttp://it.wikipedia.org/wiki/Plug-inhttp://it.wikipedia.org/wiki/Plug-inhttp://it.wikipedia.org/wiki/Software


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GIF

Formato proprietario(brevetto Unisys),

usa una tavolozza di colori(palette) e un indice nellapalette

Max 256 colori (=8 bit)scelti fra 16 milioni disfumature.

Uno dei colori può esseretrasparente.

Color Palette

Compressione nel GIF


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Compressione nel GIF

È un algoritmo lossless. Si riducono le immaginifino a 4 volte:

Riconosce file orizzontali di pixel dello stesso coloreindicandole come n pixel di tale colore

• Anziché scrivere 1 pixel verde, 1 pixel verde, 1pixel verde ... per 20 volte, scrive 20 pixel verdi

Righe uguali vengono memorizzate una sola volta

in una tabella e riferite tramite un indice È proprietario e chiede royalties

Comprimibilità di GIF


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Comprimibilità di GIF

Trasparenza


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Trasparenza

rende il disegno indipendentedal colore dello sfondo.

Ma questo può dare a

problemi di “aloni”…

Immagini GIF animate


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Immagini GIF animate

sequenza di immagini GIF, tipicamentecon la stessa palette

mostrate in successione, ciclicamente o

una sola volta, con un intervalloregolabile. Non sono necessari plug-in per

visualizzarle. PNG e JPG non supportano animazioni.

PNG


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PNG

GIF max 256 colori, uno solo trasparenteIl PNG (Portable Network Graphics) ha un

algoritmo non proprietario, senza perdita, più

efficace del GIFSostenuto dal W3C come standard per il Web• PNG-8 formato a 8-bit come GIF• PNG-24 formato a 24-bit come JPEG

Canali alfa (trasparenze di grado variabile)

Tiff Professionale editoria


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Tiff –Professionale editoria

Il Tagged Image File Format (proprietario Adobe), è utilizzato professionalmente (editoria e scansioni ) grazie ai vantaggi:

• compressione lossless• Gestisce calibratura del colore

• Accesso in riquadri: rapida visione ad immagini digrosse dimensioni

Modulo 4-p3 –

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BMP Bitmap

http://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systemshttp://it.wikipedia.org/wiki/Adobe_Systems


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BMP- Bitmap

rappresentazione dei dati non compressesimile a quella dei dati su disco

Vantaggi:

• Standard su sistemi Windows (no brevetto)• lettura\scrittura su disco rapido

Svantaggi

• No trasparenza

Modulo 4-p3 –

68

Riassumendo: formati consigliati


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Riassumendo: formati consigliati

Modulo 4-p3 –

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Immagini: tiff

Icone, testo, simboli: png, gif


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Formati lossy

(con perdita)

Modulo 4-p3 –

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Compressione JPEG


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Politecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino Modulo 1 –

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Compressione JPEG

Algoritmo con perdita (lossy ) Approssimati pixel adiacenti

• Le zone con poco dettaglio (es. i cieli o le zone piùsfumate) vengono compresse di più

• confini più netti (es. fili d'erba) sono approssimati di menoper rispettare il dettaglio

il rapporto di compressione è da 10:1 a 20:1, (file 2o 3 volte più piccoli di GIF).

codifica RGB a 3x8 bit (true color)

Compressione JPEG


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Compressione JPEG

Livelli di compressione variabili• livello Q (qualità): da 0 (qualità

infima) a 100 (qualità top)

Attenzione!: Perdita di qualità

cumulativa: Compressionisuccessive distruggono!!: mantenereuna copia non compressa

La decompressione è più lenta

che nel GIF

Per contorni netti meglio il gif


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4.32Kb jpeg

4.92Kb gif

16,7Kb bmp

Per contorni netti meglio il gif

Strategie per ridurre le immagini


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Strategie per ridurre le immagini

Dimensione ideale pagina web


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Limiti del formato raster

Pro• Ad alta definizione offrono qualità elevata

• Sono adatte alla rappresentazione su video

Contro• Possono produrre file di grandi dimensioni

(nonostante gli algoritmi di compressione)

• Le immagini non sono scalabili (risultano sgranate

se ingrandite)


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Grafica Vettoriale

Modulo 4-p3 –

77

Grafica Vettoriale


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Grafica Vettoriale

Rappresentazione forme conprimitive matematiche: punti,linee, curve e poligoni,opportunamente connessetra loro. (Autocad)

• Ottagono(.)

• Triangolo (…)

• linea(…)

…….

Vettoriale vs raster


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Vettoriale vs raster

Vantaggi• compressione maggiore

• Possibilità diingrandimento

• indipendenza dallarisoluzione

• Permette rotazioni,etc..

Limiti• Non validi per fotografie

• Necessità di risorsehardware

i font sono vettoriali, per consentire divariare la dimensione senza perdere didefinizione.

Applicazioni dei due tipi di grafica

http://it.wikipedia.org/wiki/Fonthttp://it.wikipedia.org/wiki/Font


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Applicazioni dei due tipi di grafica

La grafica vettoriale si usa prevalentemente per:• disegno geometrico, CAD, architettura, ingegneria

• Editoria, web publishing

• cartografia,• schemi, logo, bottoni,ecc.

La grafica raster migliore per le fotografie

Immagini vettoriali


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Immagini vettoriali

Formati vettoriali per il Web• Flash, Quicktime: molto potenti ma

“proprietari” e non godono dei benefici deilinguaggi XML

• Altri meno conosciuti Scalable VectorGraphics (SVG):VML, PGML, DrawML: unformato XML raccomandato dal W3C

Programmi più conosciuti• AUTOCAD• Adobe Flash - Illustrator • Corel DRAW

Conversioni vettoriali/bitmap


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Conversioni vettoriali/bitmap

Rasterizzazione Vettoriale -> raster è semplice

Ma è irreversibile: si perdono le proprietà

delle immagini vettorialiVettorializzazione

raster -> Vettoriale complessa

Richiede l’intervento umano

Vettorializzazione


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Vettorializzazione

Nell’ ambito CAD è il passaggio da disegni 2Da file Autocad (dxf, dwg)

Modulo 4-p3 –

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Rasterizzazione


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Rasterizzazione

Passaggio da file Autocad (dxf, dwg) quindivettoriali a immagini raster

Modulo 4-p3 –

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Print to jpg

Metaformati


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Metaformati

Combinano vettoriale e raster Formati di file misti:

• PDF (Portable Document Format ): derivato daPostScript

• PostScript (Adobe): misto bitmap-vettoriale,compress. con e senza perdita

• EPS (Encapsulated PostScript ): derivato da PostScript


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I formati Video(cenni)

Modulo 4-p3 –

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Video digitali (cenni)


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Successione ordinata di immagini (o frame)

•Fluidità con > 24-30 fps•la compressione è fondamentale!

Come: Spatial & temporal redundancy

Video digitali (cenni)

Ridondanza Spaziale


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Ridondanza Spaziale

Si comprime usando gruppi di pixel similiEsattamente come il jpg


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Ridondanza temporale

Codec Video: che confusione!


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un codec è un programma che si occupa dicodificare e/o decodificare digitalmente un segnaleanalogico (tipicamente audio o video), affinchépossa essere salvato su un supporto di

memorizzazione o richiamato per la sua lettura oriproduzione.

• Codec video sono tanti e non sempre efficienti:H.261/H.263, Cinepak, Sorensen, Indeo, Real Video, MPEG-1,MPEG-2, MPEG-4, etc. QuickTime, AVI

Codec Video: che confusione!

.Avi: un contenitore!

http://it.wikipedia.org/wiki/Programma_(informatica)http://it.wikipedia.org/wiki/Digitalizzazionehttp://it.wikipedia.org/wiki/Segnalehttp://it.wikipedia.org/wiki/Analogicohttp://it.wikipedia.org/wiki/Analogicohttp://it.wikipedia.org/wiki/Segnalehttp://it.wikipedia.org/wiki/Digitalizzazionehttp://it.wikipedia.org/wiki/Programma_(informatica)


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.Avi: un contenitore!

AVI, (Audio V ideo I nterleave), è un contenitore multimediale realizzato da Microsoft nel 1992 come formato video per il sistema Windows.

Modulo 4-p3 –

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DivX e Xvid

http://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Microsofthttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimedialehttp://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttp://it.wikipedia.org/wiki/Windowshttp://it.wikipedia.org/wiki/Windowshttp://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttp://it.wikipedia.org/wiki/Microsofthttp://it.wikipedia.org/wiki/Contenitore_multimediale


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DivX e Xvid

Il DivX® è una tecnologia proprietaria basatasu una variante del codec libero MPEG-4.

Xvid è un codec video open source aderenteallo standard MPEG-4 (profilo SP e ASP)

originariamente basato su OpenDivX.

Modulo 4-p3 –

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http://it.wikipedia.org/wiki/Codechttp://it.wikipedia.org/wiki/MPEG-4http://it.wikipedia.org/wiki/Codechttp://it.wikipedia.org/wiki/Open_sourcehttp://it.wikipedia.org/wiki/Standardhttp://it.wikipedia.org/wiki/MPEG-4http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=OpenDivX&action=edit&redlink=1http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=OpenDivX&action=edit&redlink=1http://it.wikipedia.org/wiki/MPEG-4http://it.wikipedia.org/wiki/Standardhttp://it.wikipedia.org/wiki/Open_sourcehttp://it.wikipedia.org/wiki/Codechttp://it.wikipedia.org/wiki/MPEG-4http://it.wikipedia.org/wiki/Codec


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Il Rendering

Il Rendering….cosa è??


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Politecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino Modulo 4-p3 –

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Il Rendering….cosa è??

E’ la generazione diun'immagine digitaleda una descrizionesimbolica della scenavirtuale.

Richiede molti calcoli per cui esistono gli acceleratori hardware 2D\3Dnelle schede grafiche.

Esistono molti motori di rendering: integrati nei pacchetti di modellazioneo applicazioni indipendenti.

Come in un film: La scena 3D


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Co e u a sce a 3

È composta da:

• Modello•Telecamera

• Animazioni• Piano di proiezione• Luci

La telecamera impressiona su di un

piano di proiezione la scena.

Piano diproiezione

Il processo di Rendering


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Modelligeometrici

Telecamerae

animazioni

Motore di Rendering(CPU-GPU)

trasformazioni,clipping,

prospettiva

Generazioneimmagine

Extras

output

p g

Altro(texture, luci, etc.)

Scena 3D

•Il rendering è costituito da una serie di operazionisequenziali.

•Il processo o graphics pipeline si presta adottimizzazione mediante dedicated graphicshardware (GPU).

Output del rendering


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HardwareFramebuffer

DiskFile

ImageRecorder

VideoRecorder

p g

Rendering

Immagini digitali

2 Tipi di Rendering


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p g

Modulo 4-p3 –

100

Real time : Algoritmi pensati per avere interattivitàin tempo reale (es. Modellazione)

Fotorealistici: Algoritmi orientati alla massimafedeltà, generalmente offline e richiedono tempi dicalcolo che vanno oltre I 20-25 frame al secondo(normalmente ore o gg.!)

N.B: le schede video stanno evolvendo nelladirezione del Real time fotorealistic rendering

Cosa è iI modello in CG?


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è il processo di descrizione degli oggetti o delle sceneaffinché questi possano essere rappresentati da uncalcolatore.

Ciascun modello ha due descrizioniprincipali:

•Geometrica: la forma

•Estetica: colore, materiale, etc.

La geomteria = triangoli


95/266


g g

Le schede video“macinano” triangoli

Qualsiasirappresentazione (esmatematica CAD) viene

trasformato in triangoli(triangolarizzazione)

Modulo 4-p3 –

102

Triangoli!


96/266


g

Anche le primitive 3D sono fatte di triangoli!!

Modulo 4-p3 –

103

Discretizzazione a video


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104


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105

La telecamera

Il cono di visione


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106

La telecamera virtuale ècaratterizzata da:

• La posizione o view point

• La direzione o view direction

• Il volume visbile viewing volume(frustrum)

Lunghezza focale


100/266


g

E’ la distanza tra il centro ottico dell'obiettivo e il

piano pellicola (o il sensore) alla quale vienemessa a fuoco l'immagine di un punto postoall'infinito.

Modulo 4-p3 –

107

Lunghezza focale

http://it.wikipedia.org/wiki/Obiettivohttp://it.wikipedia.org/wiki/Obiettivo


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g

Dalla lunghezza focale e dalledimensioni della superficiesensibile dipende l'angolo di campo dell'obiettivo. A parità di dimensioni del sensore, piùla focale è lunga, più stretto è

il campo inquadrato.

Modulo 4-p3 –

108

Esempi Lunghezza focale

http://it.wikipedia.org/wiki/Angolo_di_campohttp://it.wikipedia.org/wiki/Angolo_di_campohttp://it.wikipedia.org/wiki/Angolo_di_campohttp://it.wikipedia.org/wiki/Angolo_di_campohttp://it.wikipedia.org/wiki/Angolo_di_campo


102/266


g

Modulo 4-p3 –

109

Effetto della focale


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110

Profondità di campo


104/266


111

vicino

Profondità di campo


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C’è solo una zona chepuò essere a fuoco.

L’apertura di una lente

ne determina l’entità.

Modulo 4-p3 –

112

Infinito

lontano

Camera in Catia V5


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Copyright DASSAULT

SYSTEMES


107/266


Copyright DASSAULT

SYSTEMES

Punti i vista


108/266


Copyright DASSAULT

SYSTEMES

Culling


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116

CullingGli oggetti o parti di essi fuori dal view

frustum non sono rappresentati (processodi culling =raccolta).

il view frustum è troncato da due piani:• near clip plane: evita che oggetti

vicini oscurino la visuale

• far clip plane: evita larappresentazione di parti lontane epiccolissime

Questi piani possono essere configuratiin un ambente CG (es. CAD)

Clipping planes


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117

Culling non voluto!!


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Copyright DASSAULT

SYSTEMES

Near planeconfiguratomale:Il pezzo è

sezionato!!

Metodi di proiezione


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119

•proiezioni parallele(ortografiche): gli oggetti noncambiano dimensione.

•È usata soprattutto la dovemantenere le dimensioni èimportante (disegno tecnico).

•La prospettiva: oggetti piùdistanti rappresentati piùpiccoli di quelli vicini.

•È una approssimazionedel modo in cui vediamo glioggetti nella realtà.

Impostazioni di visualizzazione


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120

Dal menù Formato->vista è possibile selezionare la proiezioneortogonale (assonometrica) o prospettica.Inoltre è possibile associare una texture per lo sfondo eimpostare le luci.

Viste con nome in un CAD


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121

È possibile attivare le viste assonometriche standard :Visualizza->viste_con_nome

Visualizzazioni assonometriche


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122

Isometrica

DimetricaTrimetrica

CAD –SE: si usano per le visteillustrative (assiemi, esplosi etc..)

Proiezioni Multi Finestra


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123

Alcuni ambienti di modellazione premettono al visualizzazionecontemporanea di più viste (es 4 view-ports).

Esempio: Rhinoceros.

Scenografie


117/266


Sono ambienti 3Dprecostituiti in cui“immergere” i modelliper una resa realistica

Se il modello èriflettente, specchieràla scena

Modulo 4-p3 –

124

Esempio di scenografia


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125


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126

L’illuminazione virtuale

L’illuminazione


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127

•la luce ci permette di vedere gli

oggetti (altrimenti tutto nero)!

•Il cervello elabora i cambi di

tono e le trasforma in unamappa mentale 3D.

Fonti di luce in CG


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128

In CG si usano semplificazioni delle fonti di luce reali.

Parametri delle fonti di luce in CG:

•Colore

•Intensità di illuminazione• Attenuazione con la distanza percorsa•Proprietà geometriche: es. direzione.

La luce si propaga in tutte le direzioni e si attenuaallontanandosi dalla sorgente.

Luce direzionale


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129

Fonti di luce molto distanti producono raggiquasi paralleli e di intensità costante.

Ad esempio il sole dista 150 milioni di chilometrie non notiamo la perdita di luminosità(0.000013% ogni 10 metri).

La luce direzionale è una approssimazione di una fontedi luce che si propaga con raggi paralleli e mantienel’intensità costante (es. solare).

Luce puntiforme


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130

Intensità costante e si propaga in maniera radiale.

É una approssimazione delle luci ad incandescenza,con limitato impegno di calcolo da parte del calcolatore.

Spotlight


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131

L’ occhio d i bue : un riflettore che riduce il fascio ad unaregione conica. (si usa a teatro)

É possibile controllare la geometria del cono (Posizione,direzione, angolo).

Luce ambiente


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132

É un approssimazione della luce

dovuta alle riflessioni multiple.I sistemi di rendering non semprecalcolano la luce multi-riflessa(eccetto il radiosity).

Agisce su tutte le superfici in modo costante.Non aiuta la percezione delle forme ma evita learee completamente buie (es. sotto ad un

tavolo).

Luci in SE


126/266


133

Menu:Formato->vista

Luci in SE


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134

Luci in Catia


128/266


135

Photometric lights


129/266


I produttori di luci forniscono l’IES: un formatodi file standard

Poi si può sperimentare con diversi attrezzi, e

variando l'intensità della luce e latemperatura del colore, è possibile progettareun sistema di illuminazione che produce irisultati desiderati.

Modulo 4-p3 –

136

Disposizione delle luci


130/266


137

In un ambiente reale co-esistono contemporaneamentetutti i tipi di luce visti.

Esistono software di

simulazione luminosa (lightingdesign).

I software più conosciuti sono3D Studio Max, Maya, ed altri.


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Tecniche direndering

Modulo 4-p3 –

138

Tecniche di rendering


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139

Real time renderingTriangoli WireframeRasterization Shading = Ombreggiatura

FotorealisticiRay-tracingRadiosity

Non-photorealistic Rendering (NPR)

Volume rendering

Rendering Triangoli Wire frame


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140

•Si rappresentano solo i bordi dei triangoli.•Visualizzazione semplice veloce.•Gli oggetti 3D sono difficili da interpretare nella lorospazialità.

Shading: Ombreggiatura


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141

Simula l’illuminazione\ombreggiaturadelle superfici.I parametri principali della scena sono:

•Equazione di illuminazione

•Forma e materiale modello•Fonti di luce

Esistono diversi modelli di illuminazione:

• Flat or Constant Shading• Gourand Shading• Phong Shading

Come renderizzare più oggetti


135/266


143

Più oggetti: L’algoritmo del pittore


136/266


144

I pittori disegnano prima le parti distanti delle

scena e poi le quelle più vicine.

L'algoritmo ordina tutti i poligoni nella scena perla loro profondità e successivamente li disegna in

ordine.

Problemi di Occlusione


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145

L'algoritmo del pittore può fallire se i poligoni siintersecano. Non è possibile decidere quale poligono èsopra gli altri. Esempio: gabbia

Metodo di Rendering : Z-Buffer


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146

A ciscun pixel è associato un valore Z (memoria Z-Buffer)che è la distanza dall’occhio dell’osservatore al puntodell’oggetto rappresentato da quel pixel.

Prima del disegno dei poligoni tutti i valori dello (Z-buffer)vengono resettati al valore massimo(= massima distanza).

Prima di disegnare un nuovo pixel il suo valore di Z vieneconfrontato con quello memorizzato nel Z-buffer.

Il pixel è disegnato se il suo Z è minore del valore del buffere in tal caso il suo valore di Z nel buffer viene aggiornato

Rendering methods: Z-Buffer


139/266


147

Proprietà importanti:• il metodo Z-buffer è indipendente dall’ordine di rendering.• il rendering Z-buffer può essere incrementale.

Discussione: Z-Buffer


140/266


148

• la memoria destinata allo Z-Buffer ha solitamente circa 16bits, che vuol dire circa 65000 livelli di profondità.

• E’ il sistema di rendering utilizzato universalmente nei

sistemi grafici 3D interattivi.

• é computazionalmente semplice e non richiede hardwarecomplesso.

• Ma non rappresenta in maniera fedele il modo con cui laluce interagisce con gli ogetti (ombre, rifrazione, etc….) .

Equazione di illuminazione


141/266


149

Il calcolo dell’equazione di illuminazione si chiamalighting. In termini matematici l’equazione diilluminazione descrive il colore di un punto di unasuperficie in base alla scena. La full radianceequation(FRE):

d d d t , L P , f

d d s, L P t d m

t , L

d d t , L P , f

d d s, L P t d m

t , Lt , L

vii

ii

vii

ii

f

t

p p

eh

f

t

p p

e

]

[

]

[

cos),,,(),(),(

cos),,,(),()()(

),,(),(

cos),,,(),(),(

cos),,,(),()()(

),,(),(),,,(

),(

0

eaaa

ea

aar

esss

es

ssrer

r

Illuminazione Locale vs. Globale


142/266


150

LocaleGlobale

L’illuminazione dipende solo daglioggetti presi singolarmente e le luci

nella scena

L’illuminazione tiene conto di tutti glioggetti della scena (= ombre!!)

Equazione di illuminazione


143/266


151

L’equazione di illuminazioneFRE, è troppo complessa per laGrafica interattiva > 20 Hz

Si usano quindi equazioni di

illuminazione semplificate:quelle locali, le ombre sonoaggiunte dopo e moltosemplificate

per il calcolo del colore eluminosità è normale N allasup. nel punto di calcolo, cioèsul singolo triangolo

Modelli locali: Shading


144/266


152

Lo Shading è modelloapprossimato di illuminazionelocale. Parametri:

•Fonti di luce•materiale•normale del poligono

Ip= f ( light, material, normal)

Materiali in CG


145/266


153

Diffuse Color : Colore difondo della superficie

Flat o Constant Shading


146/266


156

É il più semplice dei modelli:Ciascun triangolo è dotato di un colore uniforme, determinatoutilizzando valori medi della luce, normale e materiale.

discontinuità

One Normal for the Face


147/266


The normal may be calculated from thevertices. n = (Q – P) (R – P).

P

R

Q

n

Numero triangoli e shading


148/266

Politecnico di Bari- Ing. Michele FiorentinoModulo 4-p3 – 158

16X

Per migliorare si può pensare di aumentare itriangoli, ma con un costo di memoria notevole!!

Gouraud Shading


149/266


Il Gouraud shading usa le normali

calcolate nei vertici (interpolando daipoligoni adiacenti) per calcolare il colorein ciascun vertice.Il colore del poligono per pixel interpola icolori agli estremi.

Shading a Triangle


150/266


Consider this triangle.

R(4, 8), color = (1, 0, 0)

P(0, 0)color = (1, 1, 0)

Q(12, 0)color = (0, 1, 1)

Shading a Triangle


151/266


What is the color of the outlined pixel?

R(4, 8), color = (1, 0, 0)

P(0, 0)color = (1, 1, 0)

Q(12, 0)color = (0, 1, 1)

Shading a Triangle


152/266


R(4, 8), color = (1, 0, 0)

P(0, 0)color = (1, 1, 0)

Q(12, 0)

color = (0, 1, 1)

color = (7/8, 5/8, 1/8)

Interpolazione trilineare

Shading a Triangle


153/266


The entire triangle

R(4, 8)

P(0, 0) Q(12, 0)

Flat vs Gourand Shading


154/266


The Gourand shading produce una variazione di colorecontinua, con una migliore resa estetica.

Confronto di shading


155/266


Flat Gourand

Modulo 4-p3 – 167

ATTENZIONE: Il modello è lo stesso!!! –abbiamo bisogno di strumenti di diagnostica

Phong Shading


156/266


Il shading Phong, o normal-vector interpolation shading ,usa, come il Gourand le normali ai vertici, e interpola lenormali in ogni punto (pixel) del poligono perdeterminare il colore di ciascun pixel.

Flat vs Gourand Shading


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The Phong shading produce una variazione di colorecontinua, con una resa estetica più naturale dei riflessi.

Riassunto Shading


158/266


Molto utilizzati tre modelli di illuminazione:

•Uno per poligono (flat shading)•Uno per vertice (Gourand shading)

•Uno per pixel (Phong shading)

Nota Bene: il Phong shading richiede il calcolo a livello dipixel che avviene solo nella fase di rasterizzazione nellapipeline grafica.

Per migliorare la qualità dello shading si utilizzano letextures.


159/266


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Materiali

Modulo 4-p3 – 171

Caratteristiche estetiche


160/266


In CG l’estetica èchiamata Materiale,da non confonderecon i materiali

propriamente detti

In alcuni CAD materiale

reale e aspetto sonocollegati (es. Catia)

Modulo 4-p3 – 172

Librerie di materiali


161/266


Esistono librerieintegrate nel CAD,altre di terze parti (apagamento o non).

Capita sempre unmateriale “nuovo”!!!

Modulo 4-p3 – 173

Proprietà dei Materiali CG


162/266


• Ambiente• Diffuso

• Speculare

• Rugosità

• Trasparenza

• Rifrazione

• Riflettività

Modulo 4-p3 – 174

I parametri più importanti


163/266


In CG il colore finale diun vertice di un oggettoviene calcolatomescolando 3

componenti principali(phong model):

Cpixel= Cambiente + Cdiffuso + CSpeculare

Ambient color – colore ambiente


164/266


DEF: l'intensità RGB (0-1) della lucediffusa in qualsiasi direzionedell'oggetto, anche se NONilluminato da fonte di luce.

Utilizzato per mostrare oggetti nonilluminati direttamente (i.e sotto

una scrivania).Non esagerare: appiattisce la

scena!!Modulo 4-p3 – 176

Applicazione


165/266


Senza ambient colorho il nero assoluto!!

Con ambient colorvedo le gambe deltavolo!!

Diffuse color


166/266


L'intensità (0-1) di luce diffusa dall'oggettoquando è illuminato da sorgenti luminose.Tiene conto dell’angolo luce-superfice!

Modulo 4-p3 – 179

La luce diffusa è più intensa se è perpendicolarealla superficie nel punto di contatto.

Chiaroscuro

Diffuse: angolo di incidenza


167/266


L ‘Angolo di incidenza α è

quello tra raggio enormale alla superficie.

Modulo 4-p3 – 180

Cdiffuse cambia con il materiale• metallo lucido -> 0• mentre cartone > 0,9

Colori cangianti!!!


168/266


Cambiano il colore della luceincidente!! (come le farfalle)

Specular color


169/266


Intensità di luce (0-1) riflessa inuna direzione particolare(macchia di luce - highlights)

• Valore minimo per generare lucimolto forti e concentrate

• Valore più alto per generaregrandi macchie creando un

effetto più opaco.

Modulo 4-p3 – 182

Specular color


170/266


Modello phong (empirico)• L è il vettore dalla sorgente luminosa• N normale alla superficie• R è il raggio riflesso• C è il vettore posizione dello spettatore (camera)• S brillantezza (shiness) 0 -128 (grande = macchia

concentrata)

Modulo 4-p3 – 183

La componente speculare è più intensase l'orientamento della telecamera siavvicina al 'angolo di specchio.

Rugosità


171/266


dimensione della zonariflettente

• valore al minimo pergenerare riflessi concentrati.

• valore più alto per generaregrandi macchie specularicreando un effetto più opaco

sulle superfici più ruvide.

Modulo 4-p3 – 184

Esempio: il pomodoro!


172/266


Rugosità 0 …………………… max

Specular vs diffuse


173/266


• la luce diffusa aiuta acreare l'illusione delleforme di oggetti opachi vistiin 2D

• la luce speculare aiuta acreare l'illusione di unariflessione, materiale di

superficie lucida.

Modulo 4-p3 – 186

Risultato finale (modello phong)


174/266


Trasparenza


175/266


• grado di trasparenza di unoggetto e il suo colore.

• l’oggetto si comporta come filtrofotografico che interferisce con laluce

Più alto è il valore, più trasparentel'oggetto, minore è il valore, piùopaco l'oggetto

Può cambiare il colore di un ogetto,

un oggetto blu con un colore ditrasparenza rosso ha ombre un po’rosse.

Modulo 4-p3 – 188

Rifrazione


176/266


La rifrazione è definito daun coefficienteVacuum: 1.000 (Zero Refraction)

• Air: 1.003

• Ice: 1.3050

• Water: 1.3330• Glass: 1.52

• Emerald: 1.576

• Ruby: 1.711

• Crystal: 2.000

• Diamond: 2.418

Modulo 4-p3 – 189


177/266


Riflettività


178/266


grado di riflettività di unoggetto.

valore elevato, l'oggettoriflette maggiormente il suoambiente

Modulo 4-p3 – 191

Esempi


179/266


Texture


180/266


Oltre al materiale Ad una geometria può

essere applicata unatexture, una

immagine per darerealismo maggiore

Modulo 4-p3 – 193


181/266


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Animazioni

Modulo 4-p3 – 194

Animare la scena


182/266


Come in un film, la scenapuò variare nel tempo:• Gli oggetti ruotano,

traslano o cambiano

colore• La telecamera può

percorrere un percorso

Esempi:• esploso assieme• Camminata virtuale

Modulo 4-p3 – 195

Video

EGerodisc :A hydraulically


183/266


EGerodisc :A hydraulically-

operated electronically controlledlimited slip differential thatprovides variable torque up to fullaxle lock. It automaticallyidentifies the optimal tractionsolution at any speed.

Provides rapid response for stabilityand traction control.

Installed on Jeep Grand Cherokee.

Modulo 4-p3 – 196

http://www.eaton.com

Tipi di Animazioni


184/266


• Manuale con operatore (Motion Designer)• Simulazione del moto

• Sistemi a particelle

• Sistemi articolati• Motion Capture

Modulo 4-p3 – 197

Motion designer


185/266


È un’operazionemanuale in cui sifissano i fotogrammiprincipali (keyframe)

Il software interpolatraslazioni e rotazioni

di corpi rigidi, creando i

frame intermedi equindi un movimentofluido

Modulo 4-p3 – 198

Keframe


186/266


1. Interpolazione di immagini (es. cartonianimati)

2. Interpolazione parametrica con scheletro ecinematica: si interpola il parametro (es.angiolo di manovella)

Modulo 4-p3 – 199

Esempio Animazione robot


187/266


keyframes

Timeline

Animazioni con leggi fisiche


188/266


Imponendo le leggi dellafisica: masse, frizione,inerzia e forze edsterne sipò simulare ilcomportamento del modellonel tempo.

L’utente deve fissare solo levariabili della simulazione(inizialmente o in temporeale)

Esempio la dinamica diun’automobile in sbandata

Animazione di particelleSimulare la fisica di un gran numero di particelle di cui


189/266


gbisogna impostarele seguenti proprietà:

1 Punto oniziale o sorgente2 velocità iniziale3 direzione di flusso4 dimensione fisica e forma

5 proprietà fisiche6 vita della particella

Es. simulazione di polveri industriali

Particle systems


190/266


Animation of Articulated Objects


191/266


Gli assiemi si possonoanimare applicandoopporuni movimenti ad unoscheletro virtuale

Lo scheletro ha giunture(joints) che eliminano GDL efacilitano quindi la creazionedi keyframes.

Si usano per animazione dicinematismi e in ergonomia

Lo scheletro di un bipede


192/266


Simulazione del moto


193/266


Opportuni algoritmi fisici\cinematici permettono lasimulazione del moto al calcolatore.

Fonte: http://www.ynl.t.u-tokyo.ac.jp/research/filter/filter.html

Motion capture

http://www.ynl.t.u-tokyo.ac.jp/research/filter/filter.htmlhttp://www.ynl.t.u-tokyo.ac.jp/research/filter/filter.htmlhttp://www.kinetic-impulse.com/gallery/motion_capture_data/optical_motion_capture_tutorial.htmlhttp://www.kinetic-impulse.com/gallery/motion_capture_data/optical_motion_capture_tutorial.htmlhttp://www.kinetic-impulse.com/gallery/motion_capture_data/optical_motion_capture_tutorial.htmlhttp://www.kinetic-impulse.com/gallery/motion_capture_data/optical_motion_capture_tutorial.html


194/266


Opportuni sensori rilevano e

memorizzano l’animazioneFonte: www.kinetic-impulse.com/gallery/ motion _capture _data

La texture

http://www.kinetic-impulse.com/gallery/motion_capture_data/optical_motion_capture_tutorial.htmlhttp://www.kinetic-impulse.com/gallery/motion_capture_data/optical_motion_capture_tutorial.htmlhttp://www.kinetic-impulse.com/gallery/motion_capture_data/optical_motion_capture_tutorial.htmlhttp://www.kinetic-impulse.com/gallery/motion_capture_data/optical_motion_capture_tutorial.html


195/266


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208

La texture

mapping

Perchè Texture Mapping


196/266


Il Phong simula bene i materiali patinati elucidi come plastica e metalli, ma altrimateriali sono difficili da ricreare (legno).

Aumentare poligoni per dettagli costa C\GPU

Soluzione: texture mapping

Texture mapping

E’ la tecnica di ricoprire un modello


197/266


E la tecnica di ricoprire un modello

3D con una immagine digitale 2D.Separa l’informazione geometricada quella visiva.

+

=

Perchè le Texture?


198/266


La texture aggiunge dettagli senza incrementare lacomplessità geometrica (triangoli).

Dove le useremo??


199/266


QUI

Esempi


200/266


Volto F Student

Modulo 4-p3 – 213

Illuminazione pre-calcolata?


201/266


La mappatura di immagini fornisce realismo senzarallentare le animazioni (pochi triangoli) e simulazioni

Luci fisse possono essere pre-calcolate nella texture

(vedi videogiochi)

Esempio di visualzzazione scientifica


202/266


Crash Simulations

Fonti di texture


203/266


Texture Rendering

Immaginida

scanner

Immaginicreate dal

calcolatore

Immaginidisegnate

internet

Texture impilabili discontinuità


204/266


QUando la texture è piùpiccola della superficieda ricoprire le texturessono ripetute

Una buona texture fa inmodo da non mostrarele “mattonelle” o tiles.

Si usano programmi di

elaborazione diimmagine

Modulo 4-p3 – 217

Dopo l’elaborazione

Esempio


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Texture non ottimizzata: quando viene ripetuta sidistinguono le discontinuità

Modulo 4-p3 – 218

Texture ottimizzata


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Rendering dellatexture applicata

Ottima fonte: Internet!


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Mapping?


208/266


Concettualmente semplice, la texturizzazionerichiede calcoli complessi

2D image

3D surface

Funzioni di Mapping


209/266


Il passaggio da un punto della texture ad unpunto della superficie richiede una funzionedi traferimentox = x(s,t)

y = y(s,t)

z = z(s,t)

Esempio:Mappatura cilindrica

s

t

(x,y,z)

Environment Mapping


210/266


Environment mapping è unatecnica approssimata perrenderizzare oggetti riflettenti.

Si usa la texture mapping perproiettare il mondo circostantesull’oggetto 3D.

Diverse mappature sono utlizzate.

Mapping Sferico


211/266


Il più semplice è lo SphereMapping, in cui una immagineviene pre-deformata (es.photoshop) e applicata conproiezione sferica.

Il metodo è molto approssimatoma permette rendering in

tempo reale.

Mapping cubico


212/266


Migliore è il Cubic Mapping .

Si fissa il punto di vista nel centro dell’oggetto e siproietta l’ambiente circostante con le sei visterenderizzate (come una stanza cubica).

View Reflection point

Cubic Mapping


213/266


1. Environment map

2. The result

Solid edge: Cubic Mapping


214/266


È possibile usare una o più immagini ambiente.

Non tutte le schede grafiche supportano questatecnica in hardware e quindi in tempo reale.

Texture per cubic mapping


215/266


Mapping a punti


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P olitecnico di Bari- Ing. Michele Fiorentino Modulo 4-p3 – 229

Le coordinate di texture sono interpolate attraversoogni poligono invece di usare i valori finali di colore.

Mapping a punti (2)

La memoria di texture nelle schede video è


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limitata!!

Mapping in CATIA


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DdR. Ing. Michele [email protected]

Politecnico di Bari

Corso d i


BumpMapping

Modulo 4-p3 – 232

Cosa è il Bump mapping


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Una tecnica di renderingdei materiali che

Semplifica la complessitàgeometrica di unasuperficie «ruvida» perrendering in tempo reale(minore calcolo

computazionale)

Bump Mapping

Alla texture che ricopre l'oggetto viene


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"sovrapposta" una seconda texture (spesso inbianco e nero) che il motore direndering utilizza per simulare asperità, solchi,sporgenze e così via.

Tali dettagli vengono aggiunti solo in fasedi rendering:• A valori più alti (pixel più chiari): sporgenzamaggiore

• Valori più bassi (pixel più scuri):provocheranno una depressione

Bump Mapping: come?


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Perturba lenormali allasuperficieprima di usare

il modello diilluminazione(Phongshading).

Bump Mapping


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Il Bump mapping simula la rugosità superficialemediante una texture.

Permette di visualizzare oggetti ruvidi senzacomplicare la geometrie (videogiochi).

Esempio #2 di Bump Map


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Differenza


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Attenzione Bump Mapping iningegneria!!


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Simulazione di dettagli


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Politecnico di Bari

Corso d i


Subsurface scatter ing

Modulo 4-p3 – 248

Subsurface scattering


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(also know as subsurfacelight transport),ilocalhostsa mechanism of lighttransport in which light

penetrates the surface ofa translucent object, isscattered by interacting

with the material, and exitsthe surface at a differentpoint.

Modulo 4-p3 – 249

Texture3D Mapping

Una altra tecnica è usare texture 3D.


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Ciascun punto P(x,y,z) della superficie dell’oggetto richiamal’informazione dalla matrice di texture 3D


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Politecnico di Bari

Corso d i


251

Volume rendering

Volume Rendering


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Tecnica usata per mostrare unaproiezione 2D di un insieme didati 3D.

Un tipico data set 3D è quellodelle TAC (tomografia assistitadal computer ) o da unarisonanza magnetica.

Il risultato sono i Voxel.

Volume Data Rendering


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Cosa è un Voxel? – Volume Element

A voxel è una cella cubica che haun solo valore associato

Il valore del voxel è ottenuto perinterpolazione

Anche in meccanica

Ispezione di parti


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p pmeccaniche chiuse astruttura complessa:es. catalizzatore

Modulo 4-p3 – 254

Visualizzare i dati volumetrici

Es

Mod3-Computer Graphics for CAD Disegno Industriale

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