Document

‫צפייה במרחב‬
‫‪3D Viewing‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪1‬‬
‫מרכיבים בגרפיקה תלת‪-‬ממדית‬
‫• מידול תלת ממדי‬
‫• מערכת צפייה‪ :‬הצבת מצלמה‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪2‬‬
‫• הטלות‪ :‬מקבילות ופרספקטיבה‬
‫• קיטום (‪)cliping‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪3‬‬
‫• סימון עומק (‪)depth cueing‬‬
‫• קווים ומשטחים גלויים ואחוריים‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪4‬‬
‫• רינדור (‪:)rendering‬‬
‫תאורה‪ ,‬החזרה‪ ,‬טקסטורה‬
‫• ‪rasterization‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪5‬‬
‫שלבי הצפייה‬
MC
DC
Viewport
Transformation
Modeling
Transformation
NC
WC
Viewing
Transformation
VC
PC
Projectionn
Transformation
6
‫ צפייה במרחב‬:‫גרפיקה ממוחשבת‬
Normalization
Transformation
and Clipping
‫מערכת צירי הצפייה‬
‫• ‪ P‬מיקום המצלמה‬
‫• ‪ L‬נקודת הסתכלות‬
‫• ‪ V‬כיוון למעלה של המצלמה (לא בהכרח מאונך ל‪) (L-P)-‬‬
‫‪v‬‬
‫‪V‬‬
‫‪u‬‬
‫‪w‬‬
‫‪L‬‬
‫‪P‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪7‬‬
w
LP
LP
Vw
u
Vw
v  wu
‫• מטריצת המעבר מקואורדינטות עולם לקואורדינטות‬
:‫צפייה‬
ux
v
R T   x
 wx

0
8
uy
uz
vy
vz
wy
0
wz
0
0
0
 T  Px , Py , Pz 
0

1
‫ צפייה במרחב‬:‫גרפיקה ממוחשבת‬
‫הטלות‬
‫• הטלה מקבילה‪ :‬קווי ההטלה מקבילים זה לזה‪.‬‬
‫• הטלת פרספקטיבה‪ :‬קווי ההטלה נפגשים בנקודה אחת‬
‫(נקודת מרכז ההטלה)‪.‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪9‬‬
‫הטלות‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪10‬‬
‫הטלה מקבילה‬
‫• הטלה מקבילה‪:‬‬
‫– אורתוגרפית (‪ :)orthographic‬קווי ההטלה מאונכים‬
‫למישור ההטלה‬
‫– אלכסונית (‪ :)oblique‬קווי ההטלה אינם מאונכים‬
‫למישור ההטלה‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪11‬‬
‫הטלה אורתוגרפית‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪12‬‬
‫מטריצת הטלה אורתוגרפית‬
‫• כאשר מישור ההטלה מקביל למישור ‪( u,v‬מישור‬
‫הצפייה)‪:‬‬
‫‪ x‬‬
‫‪‬‬
‫‪ x  1 0 0 0  ‬‬
‫‪ y    0 1 0 0   y ‬‬
‫‪  ‬‬
‫‪ z‬‬
‫‪ 1  0 0 0 1  ‬‬
‫‪1 ‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪13‬‬
‫הטלה אלכסונית‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪14‬‬
‫מטריצת הטלה אלכסונית‬
Cavalinear: tanα=1
Cabinet: tanα=2

1 0

 x  
 y    0 1
  
 1  0 0

15
cos 
tan 
sin 
tan 
0

0  x 
  y
0  
 z
1  
1
  
‫ צפייה במרחב‬:‫גרפיקה ממוחשבת‬
‫הטלת פרספקטיבה‬
‫• קווי ההטלה נפגשים בנקודה יחידה (נקודת מרכז‬
‫ההטלה)‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪16‬‬
‫הטלת פרספקטיבה‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪17‬‬
‫הטלת פרספקטיבה – חישוב המטריצה‬
‫‪+z axis‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪18‬‬
‫הטלת פרספקטיבה – חישוב המטריצה‬
Y
zd d

y
y
dy
y 
zd
(x ,y ,z)
(x’ ,y’)
Z
COP
-z
d
X
zd d

x
x
dx
x 
zd
19
(x ,y ,z)
(x’ ,y’)
Z
COP
-z
‫ צפייה במרחב‬:‫גרפיקה ממוחשבת‬
d
‫מטריצת הטלת פרספקטיבה‬
0
1 0
0 1
0

0 0  1 / d
20
 xd 
 
 x 
 z  d   x 
0    x 
 yd 
y

   y 
0     y   
z  z  d   z  d   
1   
  1   1 
 1   d  


‫ צפייה במרחב‬:‫גרפיקה ממוחשבת‬
‫נקודות העלמות )‪(vanishing points‬‬
‫קווים מקבילים לאחד הצירים נחתכים בנקודה משותפת הנקראת נקודת העלמות‪.‬‬
‫מיקום מישור ההטלה יקבע את מספר נקודות ההעלמות (‪ ,2 ,1‬או ‪.)3‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪21‬‬
‫נקודות העלמות )‪(vanishing points‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪22‬‬
‫הטלות ‪ -‬סיכום‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪23‬‬
‫הטלות ‪ -‬סיכום‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪24‬‬
‫נפח צפייה – הטלה אורתוגרפית‬
‫‪ywmax‬‬
‫‪y‬‬
‫‪x‬‬
‫‪z‬‬
‫‪xwmax‬‬
‫‪ywmin‬‬
‫‪xwmin‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪25‬‬
‫נפח צפייה – הטלת פרספקטיבה‬
‫‪y‬‬
‫‪ywmax‬‬
‫‪x‬‬
‫‪z‬‬
‫‪xwmax‬‬
‫‪xwmin‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪ywmin‬‬
‫‪26‬‬
‫נפח צפייה – הטלת פרספקטיבה‬
‫‪y‬‬
‫‪ywmax‬‬
‫‪x‬‬
‫‪z‬‬
‫‪‬‬
‫‪xwmax‬‬
‫‪xwmin‬‬
‫גרפיקה ממוחשבת‪ :‬צפייה במרחב‬
‫‪ywmin‬‬
‫‪27‬‬
‫שלבי הצפייה‬
MC
DC
Viewport
Transformation
Modeling
Transformation
NC
WC
Viewing
Transformation
VC
PC
Projectionn
Transformation
28
‫ צפייה במרחב‬:‫גרפיקה ממוחשבת‬
Normalization
Transformation
and Clipping
‫נפח צפייה לקובייה מנורמלת‬
 2n
r  l

 0

 0

 0

29
0
2n
t b
0
0
r l
r l
t b
t b
f n

f n
1

0 

0 

 2 fn 
f n
0 
‫ צפייה במרחב‬:‫גרפיקה ממוחשבת‬
‫נפח צפייה לקובייה מנורמלת‬
:‫דוגמא‬
 2n
r  l

 0

 0

 0

30
0
2n
t b
0
0
r l
r l
t b
t b
f n

f n
1

0 
 l   n   1
      
0   b   n   1
   n    n    1
 2 fn 
     

f n  1   n   1 
0 
‫ צפייה במרחב‬:‫גרפיקה ממוחשבת‬