IZG Flashcards
Jaký druh reprezentace 3D objektu je vhodný pro metodu Radiozita?
Hraniční reprezentace Brep (polygony plochy
Co je potřeba provést u zobrazení metodou Radiozity při změně postavení kamery ve scéně?
Stačí pouze obnovit zobrazení scény podle nově postavené kamery; Radiozita metody se nemusí řešit znovah
Jaké stíny generuje zobrazení metoda Radiozity?
měkké stíny
Kterou z uvedených metod stínování 3D objektu OpenGL NEpoužívá?
Phongovo stínování.
Které z následujících vlastností platí pro knihovnu OpenGL?
OpenGL nedokáže zobrazit zrcadlení objektů. Ořezané plochy se nestávají sekundárními zdroji světelné energie.
S jakou datovou reprezentací pracuje knihovna OpenGL?
Polygonální hraniční reprezentace (Brep).
Jakým způsobem provádíme skládání transformací?
Násobením jednotlivých transformačních matic.
Jaky je princip algoritmu “Řádkové vyplňováni”?
Vyplňováni uzavřených vektorových oblastí, hledání průsečíku řádku obrazu s hranici oblasti,seřazení průsečíku
podle X, vyplnění úseku mezi lichými a sudými průsečíky
Jak se převede barevný RGB obraz na obraz ve stupních šedi (grayscale)?
Hodnota každého pixelu se vypočítá jako vážený součet barevných složek původního pixelu.
Jaká je závislost velikosti průmětu objektu v perspektivní projekci?
Je nepřímo úměrná vzdálenosti od projekční roviny
Co jsou to Spline křivky?
Jde o složenou křivku vzniklou spojením několika křivek jednoho druhu, při dodržení požadovaných podmínek
spojitosti částí.
Midpoint algoritmus pro rasterizaci kružnice určí polohu pixelu:
V X se posune o dx=1 a Y určí relativně vzhledem k poloze posledníhovykresleného pixelu podle znaménka
prediktor
Na kterou základní barevnou složku je naše oko nejméně citlivé?
Modrou
Na kterou základní barevnou složku je naše oko nejvíce citlivé?
Zelenou
Jakým způsobem metoda Brep popisuje 3D objekty?
Objekt je popsán prostřednictvím svého povrchu, hranic(vrcholy, hrany, stěny). Žádná vnitřní struktura.
Které polygony 3D objektu jsou NEviditelné?
Jejichž normálaje odkloněna od pozorovatele
Jaky je princip antialiasingove metody Supersampling?
Každý pixel obrazu je rozdělenna několik vzorku (subpixelů), ze kterých je vhodným způsobem konvolučním filtrem složena výsledná hodnota pixelu
Co jsou MipMap textury?
V jedné matici textury je uloženo více RGB obrazůtextury s různým rozlišením. Textury s různým rozlišením se
potom používají podle vzdálenosti objektu, což odstraňuje alias a urychluje zobrazení.
Jakým způsobem je určena (definována křivka pomocí) Fergusonova kubika?
Dvěma koncovými body a dvěma tečnými vektory v nich
Co jsou to Racionální křivky?
Ke každému řídícímu bodu je připojen reálný parametr, který ovlivňuje okolní tvar křivky.
Jak je v oblasti počítačové grafiky definována barva?
Jako vektor intenzit základních barevných složek (např. RGB).
Jak je v oblasti počítačové grafiky definovaná intenzita(jas) barvy?
Jako vážený součetintenzit barevných složek (empirický vztah: I = 0.299R + 0.587G + 0.114B)
Jakým způsobem jsou v rastrové grafice reprezentovány obrazy (objekty)?
Maticí diskrétních hodnot.
Jakým způsobem metoda Šablonování popisuje 3D objekty?
Pohybem 2D profilu po spojité 3D draze.
Proč používáme pro popis vektorových oblasti orientovaný seznam hraničních úseček?
Pro rozlišení vnitřních a vnějších bodů oblastí pravidlem pravé ruky.
Jakým způsobem řeší Robertsův vektorový algoritmus viditelnost 3D objektu?
Dělení potenciálně viditelných hran na úseky kde se mění viditelnost.
Polygony hrany objektu se rozdělí na viditelné, neviditelné a obrysové hrany. Pomoci obrysových hran se řeší viditelnost překrývajících se částí a jejich dělení. Nakonec se podle potřeby vykreslí viditelné, neviditelné a obrysové
hrany.
Midpoint algoritmus pro rasterizaci elipsy používá:
Pouze celočíselné operace, sčítání a porovnání.
Jaky je princip Goraudova stínování?
Vypočte barvy ve vrcholech každého polygonuobjektu, barva vnitřních bodů polygonů je získána lineární
interpolací z vrcholů. Je potřeba znát průměrné normály ve vrcholech.
Jakým způsobem Implicitní modely popisuji 3D objekty?
Potenciálním polem, které je součtem potenciálních polí jednotlivých prvků (bodu, hran …). Hranice (povrch) objektu jsou v místě nulového potenciálu.
Jakým způsobem určuje Bresenhamův algoritmus pro rasterizaci úsečky polohu následujícího pixelu?
Podle znaménka prediktoru definovaného jako rozdíl vzdálenosti teoretické hodnoty přímky F(x+1) od bodu [x+1, y+1] a bodu [x+1, y]. Aktuální hodnota prediktoru se vypočítá z jeho předchozí hodnoty
Jakým způsobem provádí dithering redukci barevného prostoru obrazů?
Nahrazením původních pixelu novými hodnotami(podle použité distribuční metody) z redukovaného barevného prostoru. Nedochází při tom ke změně velikosti obrazu.
Kdy nedojde ke vzniku aliasu při vzorkování spojitého frekvenčního univerzálního signálu?
Jestliže je vzorkovací frekvence alespoň 2x větší něž největší frekvence původního signálu
Jaký je princip algoritmu „inverzní řádkové vyplňování“?
Vyplňování uzavřenýchvektorovýchoblastí pro každý segment hranice oblastí nalezne průsečík s řádky obrazu,
provedeno vyplnění a inverzí od průsečíků až po pravý okraj obrazu
Jakou barvu dostáváme u aditivního skládání barev při max. intenzitě zák. bar. složek?
Bílou
Jaké vlastnosti mají promítací paprsky v paralelní projekci?
Jsou rovnoběžné se směrem pohledu
Které hrany 3D objektu jsou viditelné?
Hrany, které sdílí dva viditelné polygony objektu.Hrana je potenciálně viditelná pokud je mezi 2 viditelnými plochami
Jakým způsobem je určená racionální Beziérova křivka stupně N?
N+1 body řídicího polynomu a váhou řídicích bodů.
Co jsou stínové paprsky v metodě Raytracing?
Jsou vysílány z bodu na povrchu objektu ke zdroj. světlu s cílem určit, jestli je bod vůči nám ve stínu.
Jakým způsobem je určená NEracionální Beziérova křivka stupně N?
N+1 body řídicího polynomu
Jaký druh reprezentace 3D objektů je vhodný pro metodu Raytracing?
polygonální reprezentace scény
3 způsoby převodu do černobílé
1.Thresholding (prahování)
Rozdelení pixelů obrazu podle prahové hodnoty
2. Náhodné rozptýlení
Hodnota prahu generována náhodne pro každý pixel obrazu
3. Maticové rozptýlení
Porovnání pixelů obrazu s odpovídajícími hodnotami distribucní (rozptylovací) matice a prahování.
Dithering plochu obrazu pokryjeme maticemi.
Halftoning každý pixel nahradíme maticí.
princip algoritmu de Casteljau pro Beziérovy křivky
- Rekurzivní algoritmus vykreslování Beziérových křivek.
- Plyne z rekurentní definice pro Bernsteinovy polynomy.
- Úseky řídícího polynomu jsou deleny v poměru hodnot t a 1 − t
4 charakteristiky Phongova stínování
1)při rasterizaci probíhá interpolace z normál vrcholů
2)osvětlovací model se počítá pro každý pixel
3)je potřeba znát průměrné normály ve vrcholech
4)zohledňuje se zakřivení povrchu objektů
5)velmi kvalitní výsledky, realistické zobrazení
Jaké jsou možnosti nanášení textur na objekty?
1) Inverzní mapovací funkce:
Povrch objektu je popsán jednou analytickou fcí inverzní fce použita jako mapovací málo takto popsatelných
objektů (koule, válec)
2) Promítání textur:
textura se promítá na objekt (pro který není analytická fce) z obalového tělesa, jehož analytickou fci můžeme určit
3) Mapování 3D textur:
prosté mapování 3D prostoru textury na povrch tělesa (scale) není problém s navazováním textury velká paměťová náročnost
4) UV mapování:
u složitějších objektů “vysvlečení objektu z kůže”, rozmotání, nanesení textury a navlečení na objekt
4 charakteristické vlastnosti radiozity
1) respektuje fyzikální principy šíření světla
2) metoda globální iluminace scény, šíření světelné energie.
3) vychází z výpočtů tepelného záření pro výpočet světla.
4) navíc měkké stíny
4 vlastnosti phongova osvětlovacího modelu
1) empirický model
2) světlo se na povrchu tělesa rozkládá do 3 složek
3) ambientní složky (ambient light), difúzní složky (diffuse light) a odlesků (specular light)
4) intenzita reflexe závisí na směru odrazu i na směru k pozorovateli
5) ideální reflexe - odraz je symetrický podle normály
Raytracing popsat, obrázek
- sledování paprsků
- paprsky se šíří od světelných zdrojů do scény
- některé paprsky se lámou o objekty
- obraz scény tvoří paprsky dopadlé na projekční plochu
- pouze ostré stíny, při změně pozorovatele se musí přepočítat celá scéna
Graficky kontext - popis a co obsahuje
vDatová struktura, která drží specifické informace potřebné pro vykreslení na různá výstupní zařízení
z čeho se skládá? - parametry vystupniho zarizeni (format obrazku atd.)
- sirka a vyska kreslici plochy (resi i orezavani)
- transformace vystupu
Vysvětlit pojem paměť hloubky z-bufferu
Pamět hloubky (Z-buffer) obsahuje Z souřadnice nejbližších bodů ploch.
datová struktura - fronta
hodnoty - Z souřadnice nejbližších bodů plochy
velikost - až dva buffery - paměťově náročné
Uviest 4 charakteristiky B-rep
- Objekt je popsan prostřednictvím svého povrchu - hranic
- Informace o vnitřní stuktuře není uložena
- Objekt definovan pomoci:
1) vrcholů
2) hran
3) stěn
2 situacie v pocitacovej grafike, kde sa mozme stretnut s aliasom
Na šikmých čárách. Případně v texturách.
Uveďte směrnicový tvar rovnice přímky a popište jednotlivé symboly. Vysvětlete pojem směrnice a jeho souvislost s metodami rasterizace úsečky
y = kx + q
y,x - souřadnice (y - funkční hodnota, výsledek funkce x - argument funkce který dosazujeme do vzorce… v jiných kvadrantech může být jinak)
q - offset po Y ose
k - Směrnice k = dy/dx dy=Y2-Y1 dx=X2-X1. O kolik poroste y, když se posunem v ose x o 1
Souvislost s rasterizaci - algoritmus přímky je popsan pouze pro ⅛ prostoru (½ prveho kvadrantu) pak se modifikuje, to jak ho mame modifikovat pozname podle smernice.
Rovnica krivky a uviest kde sa vyuziva
Parametrické vyjadrenie krivky:
x(t) = axt^3 + bxt^2 + cxt + dx
y(t) = ayt^3 + byt^2 + cyt + dy
využiti:
1) definice objektu (modelování),
2) definice fontu,
3) kreatívní grafika
4) určování dráhy objektu pri animaci, šablonováníVysvětlete pojem substraktivní míchaní barev, uveďte příklad subtraktivního barevného modelu a kde se využívá.
Mícháním od sebe barvy odečítáme, např. CyanMagentaYellowblacK (CMYK), využívá se v reprodukčních zařízeních, např. tiskárna.
Jak konkrétně lze realizovat test, zda je vykreslovaná plocha přivrácená či odvrácená od pozorovatele?
Dá sa určiť pomocou skalárneho súčinu vektoru smerujúceho k pozorovatelovi a normáloveho vektoru trojuholníku. Ak je plocha aspoň trochu natočená smerom k pozorovatelovi tak uhol medzi týmito vektormi je ostrý. Pokial je tupý tak je plocha odvrátená od pozorovatela.
Multisampling (aditívny Supersampling).
Stejně jako u supersamplingu jsou pixely rozděleny na více subpixelů, ovšem jen ty, které leží na okrajích polygonů, jsou počítány zvlášť (rozuměj jejich barva). Hustější vzorkování pouze při hranách objektů, mimo objekt a vevnitř objektu řidší vzorkování výrazně vyhlazuje hrany objektů, samotné textury méně.
Od čoho naviac závisí výsledná krivka pri NURBS (váhové koef.) a 2 základné charakteristiky
- aproximační křivka
- zobecněný B-spline
- přidány váhy, je racionální, již nemá rekurentní definici - - lze snadno a přesně def.kuželosečky
- jednotlivé části křivky můžou modelovat libovolným počtem úseků
- křivka složená z polynomů ntého stupně
Ray-Casting.
- Rastrov obrazový algoritmus řešení viditelnosti
- Vrhání paprsku z místa pozorovatele (planárně, perspěktivně)
- Průsečíky paprsků se všemi objekty podel jejích dráh, výběr nejbližšího
- Pomalý, kvalitní výsledek
Riadkove vyplnovanie VS Pinedov algoritmus
Ak porovnať tak teda - Pinedov alg. pracuje iba s konvexnými útvarmi, najčastejšie s trojuholníkmi, zatiaľ čo s riadkovým vyplňovaním sa vyplňujú aj nekonvexné (konkávne) útvary.
Ďalej myšlienka Pinedovho algoritmu spočíva v rozdelení oblasti na polroviny hrán. Body roviny ležiace na kladnej strane sú v oblasti 𝛀. Riadkový alg. bol už vyššie viackrát popísaný
doplnit S. teorem, kedy nedochadza k aliasu
Shannonův vzorkovací teorém =>
Přesná rekonstrukce spojitého, frekvenčně omezeného signálu z jeho vzorku je možná tehdy, pokud byl vzorkován frekvencí alespoň dvakrát vyšší než je maximální frekvence rekonstruovaného signálu.
vertex shader - vstupy, vystupy a k comu sa pouziva
je program, který běží na vertex processoru. Jeho vstupní interface obsahuje: vertex, uniformní proměnné a další proměnné (číslo vrcholu gl_VertexID, …). Jeho výstupní inteface je vertex, který vždy obsahuje proměnnou gl_Position - pozici vertexu v clip-space.
Uveďte 4 hlavní rozdíly mezi radiozitou a ray-tracing
- ray-tracing je obrazová metoda zatímco radiozita komplexní metoda
- radiozita neřeší zobrazení
- radiozita umožňuje měkké stíny
- ray-tracing neřeší sekundární osvětlení zatímco radiozita umí řešit globální světla
Popište princip (včetně obrázku) metody CSG pro 3D modely
- objekt popsán stromem ze: 3D primitiv (listy), transformací, bool operací (uzly)
- možnost vzniku singularit
- po každé nové operaci probíhá regenerace stromu
- možnost parametrizace operací ve stromu
Uveďte 3 způsoby řešení stínování a také jejich rozdíly
1) Flat shading
- vyhodnocuje se středový pixel polygonu
- konstantní barva
- nezohledňuje se zakřivení
- gradient stínu není plynulý, ale snadná implementace i v HW
2) Gouraud shading
- vyhodnocují se pixely ve vrcholech
- interpolace barev při rasterizaci
- zohledňuje se zakřivení
- potřeba znát průměrné normály ve vrcholech
- gradient plynulý, ale ne zcela přesný, snadná implementace i v HW
3) Phong shading
- interpolace normál z vrcholů
- vyhodnocuje se každý pixel
- zohledňuje se zakřivení
- potřeba znát průměrné normály ve vrcholech
- gradient plynulý, vysoce přesný, náročná implementace
