Trójwymiarowa wizualizacja danych przestrzennych

Transkrypt

1 Trójwymiarowa wizualizacja danych przestrzennych

2 Wykład Kolokwium pod koniec listopada: 30 pkt. (egzamin?) Próg zaliczenia: 15 pkt Wymagana obecność* Laboratorium Siedem ćwiczeń po 5 pkt., Wymagane zdobycie 20 pkt., Punkty Ocena

3

4

5

6 Trójwymiarowa Wizualizacja Danych Przestrzennych 2012 dr inż. Jacek Dąbrowski, KSG

7 Dane wejściowe Dane statyczne np. projekt architektoniczny, wyniki symulacji, Dane dynamiczne np. gry, edytory 3D Jak zamienić świat na obrazek 2D? Ray-tracing Rasteryzacja

8 Filmy: CGI Computer Generated Imagery, od lat 70-tych: Star Wars: 1977 Toy Story: 1995, 2-3h na klatkę, Ray-tracing Zastosowania profesjonalne CAD, Obrazowanie medyczne, Wizualizacja: chemia, biologia, astronomia, fizyka, GIS 3D

9 Gry Od swoich najwcześniejszych lat (np. symulatory na 8-bitowce), Na początku obliczenia na CPU, 3dfx Voodoo pierwszy popularny akcelerator 3D(1995), T&L (1999) shadery PS2 (2000), shadery PC (2001) Transfer technologii do zastosowań profesjonalnych

10 Geometria (Vector3D, Matrix,...), Algorytmy wykrywania kolizji, Zarządzanie obiektami świata, Import danych z programów do modelowania, Rysowanie Różne API: Software/OpenGL/DirectX na PC Międzyplatformowe Np: Unity PC/MAC/Web/Wiii/Ip*

11 Silnik 3D plus (niekoniecznie wszystkie) Multiplayer, Fizyka, Audio (SFX, Muzyka), Język skryptowy, Framework AI Profilowanie Narzędzia do kompilacji wieloplatformowej

12 Kamera Położenie, orientacja, rzut, FOV, Obiekty Położenie, kształt, materiał Światła Położenie, rodzaj, kształt, kolor Modele Układ współrzędnych globalny/lokalny

13 Kształt ostrosłupa określa sposób przekształcenia z przestrzeni kamery na przestrzeń ekranu Przekształcenie perspektywiczne obiekty leżące bliżej są powiększane

14 Ostrosłup widzenia określony jest przez: Pozycję kamery FOV Field of view, Aspect Ratio, D=Z front Z back

15

16 Pozycja Zbiór prymitywów (podstawowych kształtów geometrycznych) w lokalnym układzie współrzędnych, punkt zaczepienia w świecie, Hierarchia transformacji (dziedziczenie). Materiał Kolor (diffuse, ambient, specular), Tekstura (mapowanie), Przeźroczystość: alpha / key color Multiteksturowanie, Bump mapping,...

17 Technologie: Ray tracing / Ray casting Radiosity Rasterization Voxele (Volumetric Pixels)

18

19

20

21 Algorytmy przecięcie promienia z Kulą Płaszczyzną Trójkątem, wielokątem Optymalizacje Sektoryzacja, OctTree, Bounding Box/Sphere, BSP, Równoległość!

22 Efekt - lightmapa

23 Podstawowa technika kart obecnych 3D, Po kolei polygony przeliczanie na współrzędne ekranowe, kolejność i Z-buffer decydują o rysowaniu lub nie, Przeliczenie koloru tekstury na kolor na ekranie + oświetlenie, Dodatkowe efekty, np. bump mapping, enviromental mapping,

24 Sekwencyjne przetwarzanie obiektów Najprostsza figura: trójkąt Przesłanianie obiektów Sortowanie Bufor głębokości Przeźroczystość Graphics pipeline

25 Źródło:

26

27 Optymalizacje Co w ogóle próbować rysować? Level of detail, OctTree, BSP, Cieniowanie Post-processing Błędy z-bufora Wyścigi kolejność

28 Voxel - Piksel 3D o określonej objętości Światy z voxeli: Dowolny kształt geometrii, Łatwa modyfikacja obiektów (dziura w ścianie), Wysokie zużycie pamięci! Proceduralne generowanie grafiki (np. fraktale) Tekstury 3D, Powrót wraz z programowalnymi GPU?

29 Comanche (Novalogic) F-117A (Microprose)

30 Trójwymiarowa Wizualizacja Danych Przestrzennych 2010 dr inż. Jacek Dąbrowski, KSG

31 Źródło:

32 Głębia obrazu postrzegana jest na podstawie różnic między obrazem z prawego i lewego oka, Dwa wyjścia: Oszukać mózg, Dostarczyć dwa różne obrazy dla lewego i prawego oka

33 Oszukać mózg Autostereogramy Dwa różne obrazy Stereoskop Okulary z filtrem Polaryzacyjne Barwne Okulary przesłaniające (LCD shutter glasses) Okulary z wyświetlaczem

34 Powtarzające się obrazy oszukują mózg Modyfikując przesunięcie w kolejnych kopiach wpływamy na postrzeganą głębokość Źródło:

35 Źródło:

36 Źródło:

37 Polaryzacja liniowa Problemy przy obrocie głowy, Zachowanie pełnej palety barw, Kompensacja jasności, Polaryzacja kołowa Brak wpływu obrotu okularów, Kompensacja jasności, Kinowe: RealD

38 Wykluczające się kolory Red-blue Red-cyan Red-green Dolby 3D Cinema Filtr przy projektorze Dwa zestawy częstotliwości RGB Każde oko otrzymuje pełnokolorowy obraz w nieco innej palecie barw, Bardzo dobra percepcja kolorów

39 Author 1080par.jpg: 3dnatureguy derivative work: Raoul NK

40

41

42 Dwa obrazy zwiększenie obciążenia (ale nie dwukrotne), Implementacja ręczna, na bazie sterowników niewidoczne dla software, Format zapisu bezstratny lub stratny osobne kanały

43 Źródło:

44 Źródło:

45 Źródło:

46 Grupy dwuosobowe Zadanie: wykonać anaglify 2 zdjęcia wewnątrz budynku 4 zdjęcia na powietrzu (w tym dwa z członkami grupy) Aparat fotograficzny (lub telefon) z możliwością podpięcia jako USB storage, Film 3D