Számítógépes Grafika

Fekete-fehér ábrákkal illusztrálva. CD-melléklet nélkül. TARTALOM A számítógépes grafika céljai és feladatai 15 A modellezés feladatai 16 A képszintézis 18 A képszintézis lépései 22 Objektum-primitív dekompozíció 23 Világ-kép transzformáció 23 Vágás 23 Takarási feladat 23 Árnyalás 24 Színleképzés a megjelenítőeszközre 24 A számítógépes grafika jelfeldolgozási megközelítése 24 Rasztergrafikus rendszerek felépítése 24 A képek tárolása és utófeldolgozása 26 Program: TARGA formátumú képállományok kezelése 27 Grafikus szoftver alrendszerek felépítése 29 Programvezérelt és eseményvezérelt interakció 30 A grafikus hardver illesztése 31 Program: egy egyszerű grafikus könyvtár 32 A logikai és a fizikai szintek összekapcsolása 35 A könyvtár megvalósítása DOS operáció rendszer alatt 36 Programtervezés eseményvezérelt környezetekben 41 A geometriai modellezés 47 Pontok 47 Görbék 47 Szabadformájú görbék 48 Lagrange-interpoláció 49 Bézier-approximáció 50 Összetett görbék 51 Területek 57 Felületek 57 Kvadratikus felületek 58 Parametrikus felületek 58 Testek 59 Felületmodellezés 59 Konstruktív tömörtest geometria alapú modellezés 61 Program: paraméteres görbék 62 Színelméleti alapok 65 A színek definiálása 66 RGB színrendszer 67 CMY színrendszer 67 HLS színrendszer 67 Színkezelés a 2D és a 3D grafikában 68 Program: színkezelés 69 Színillesztő függvények 69 Spektrumok kezelése 70 Színérzetek 71 Geometriai transzformációk 73 Elemi affin transzformációk 73 Eltolás 73 Skálázás a koordinátatengely mentén 73 Forgatás 74 Nyírás 75 Transzformációk homogén koordinátás megadása 75 Transzformációk projektív gometriai megközelítése 76 Program: geometriai traszformációs osztály 79 Virtuális világmodellek tárolása 83 Hierarchikus adatszerkezet 83 A geometria és topológia szétválasztása 83 CSG-fa 85 Megjelenítő állományok 86 Szabványos világmodellek 86 Program: hierarchikus 3D adatszerkezet 87 A 2D képszintézis 91 Vektorizáció 92 Modellezési transzformáció 93 Ablak-nézet transzformáció 94 A modellezési és az ablak-nézet transzformációk összefűzése 94 2D vágás 95 2D raszterizáció 100 Szakaszok rajzolása 100 Területelárasztás 105 Területkitöltés 105 Pixel műveletek 110 Dither alkalmazása 110 Interaktív 2 D grafikus rendszerek 111 Program: 2D grafikus rendszer 114 Az árnyalás optikai alapmodellje 123 A fényerősség alapvető mértékei 123 A kamerák jellemzése 125 A fény-felület kölcsönhatás: az árnyalási egyenlet 127 Az árnyalási egyenlet adjungáltja: a potenciál egyenlet 129 Az árnyalási illetve a potenciál egyenlet megoldása 130 BRDF modellek 131 Klasszikus BRDF modellek 132 Lambert-törvény 132 Ideális visszaverődés 133 Ideális törés 134 Phong illuminációs modell és változatai 134 Fényelnyelő anyagok 137 Program: BRDF modellek 139 A 3D inkrementális képszintézis 143 Felületek tesszellációja 146 Modellezési transzformáció 146 Kamera definíció 146 A nézeti transzformáció 148 Világ-koordinátarendszer - ablak - koordinátarendszer transzformáció 149 Ablak-képtér transzformáció párhuzamos vetítés esetén 149 Ablak-képtér transzformáció perspektív vetítés esetén 151 Nézeti csővezeték 154 Vágás homogén koordinátákban 155 Takarítási feladat megoldása 156 Triviális hátsólap eldobás 156 Z-buffer algoritmus 157 Területfelosztó módszerek 159 Festő algoritmus 161 Lokális illuminációs algoritmusok 162 Saját színnel történő árnyalás 164 Konstans árnyalás 164 Gouraud-árnyalás 164 Phong-árnyalás 165 Program: 3D grafikus rendszer inkrementális képszintézissel 165 A sugárkövetés 183 Az illuminációs modell egyszerűsítése 183 A tükör és törési irányok kiszámítása 185 A rekurzív sugárkövető program 186 Metszéspontszámítás egyszerű felületekre 187 Háromszögek metszése 188 Implicit felületek metszése 189 Paraméteres felületek metszése 189 Transzformált objektumok metszése 190 CSG modellek metszése 190 A metszéspontszámítás gyorsítási lehetőségei 192 Befoglaló keretek 192 Az objektumtér szabályos felosztása 192 Az objektumtér adaptív felosztása 193 Foton követés 195 Program: rekurzív sugárkövetés 195 Globális illuminációs algoritmusok 203 Integrálegyenletek megoldása 203 Inverzió 204 Véges-elem módszer 204 Expanzió 205 Monte-Carlo integrálás 207 Iteráció 212 Diffúz eset: radiosity 212 Forma faktor számítás 214 A lineáris egyenletrendszer megoldása 217 Progresszív finomítás 218 Véletlen bolyongáson alapuló algoritmusok 219 Inverz fényútkövetés 219 Program: inverz fényútkövetés 223 Raszteres képek csipkézettségének a csökkentése 229 Előszűrés 230 A szakaszok csipkézettségének csökkentése 231 Utószűrés 234 Program: sugárkövetés kiegészítése csipkézettség csökkentéssel 236 Textúra leképzés 237 Paraméterezés 238 Explicit egyenlettel definiált felületek paraméterezése 238 Háromszögek paraméterezése 239 Textúra leképzés a sugárkövetésben 239 Textúra leképzés az inkrementális képszintézisben 240 A textúrák szűrése 241 Bucka leképzés 243 Visszaverődés lekézés 245 Program: sugárkövetés kiegészítése textúra leképzéssel 245 Térfogat modellek és térfogatvizualizáció 247 Direkt térfogatvizualizációs módszerek 247 Térfogat vetítés 249 Térfogati sugárkövetés 249 A voxel szín és az opacitás származtatása 250 Indirekt térfogatvizualizációs módszerek 251 Masírozó kockák algoritmusa 251 Fourier-tér módszerek 252 Program: masírozó kockák algoritmusa 254 Fraktálok 257 A Hausdorff-dimenzió 257 Fraktális dimenzió nem önhasonló objektumokra 260 Brown-mozgás alkalmazása 261 Kaotikus dinamikus rendszerek 2693 Kaotikus dinamikus rendszerek a síkon 265 Julia-halmazok 266 A Mandelbrot-halmaz 270 Iterált függvényrendszerek 272 Iterált függvényrendszerek attraktorának előállítása 273 IFS modellezés 276 Fraktális képtömörítés 278 Program: IFS rajzoló 279 Számítógépes animáció 281 Pozíció-orentáció mátrixok interpolációja 284 A kameraparaméterek interpolációja 285 Mozgás tervezés 285 Dupla pufferelés 288 CD melléklet 289 Demonstrációs programok a könyv fejezeteihez 289 A programokat felépítő közös fájlok 290 Grafikus keretrendszer Ms-Windows és DOS/BGI környezetre 294 Példa alkalmazások 294 Irodalomjegyzék 301 Tárgymutató 310