Computação Gráfica. Dispositivos de Visualização. Profa. Carolina Watanabe

Transcrição

1 Computação Gráfica Dispositivos de Visualização Profa. Carolina Watanabe Material elaborado pela Profa. Marcela X. Ribeiro, UFSCar, Atualizado pela Profa. Carolina Watanabe, UNIR 1

2 Dispositivos de Visualização/Exibição Vetoriais: traçam segmentos de reta perfeitos (contínuos) Matriciais: traçam pontos da malha de exibição. Segmentos de reta são tratados como sequências de pontos. 2

3 Monitor de Vídeo - CRT Primeiro Monitor Usando em CG: Tecnologia tradicional i é o CRT (Cathode h d Ray Tube) ) Tecn. Do Osciloscópio Flickering i Varreduras: Raster x Random 3

4 Conversão Digital-Analógica para exibição no CRT 4

5 CRT- Vantagens/Desvantagens + rapidez na geração de imagens simples; - Tecnologia cara; - Memória limitada; - Efeito de flickering. 5

6 CRT Colorido: 3 feixes, 3 tipos de fósforos CRT com Memória: Uma persistência maior do fósforo é conseguida através do uso de uma máscara, entre o canhão e a tl tela; A: Canhão B: cobertura condutora C: Deflector D: superfície de fósforo E: Feixe de Elétrons F: Máscara 6

7 LCD - Liquid Crystal Display não possuem um tubo de raios catódicos (CRT) mas sim uma fonte de luz fluorescente; baseia-se em produzir imagens sobre uma superfície plana composta por cristal líquido e filtros coloridos; Possuem duas superfícies com filtros polarizados, que controlam os raios de luz que passam através das moléculas de cristal líquido. 7

8 LCD Vantagens tela plana; Menor cansaço; Menor consumo energia; Desvantagens ângulo limitado a uma visão perpendicular (90º), Atualmente, a maioria dos monitores de LCD chegam a 178º de visão. Persistencia pixels LCD; 8

9 Computação Gráfica: Dispositivos de Exibição Natureza Analógica Natureza Digital i gráficos vetoriais gráficos matriciais ( vector graphics ) ( raster graphics ) imagens formadas por segmentos de reta geradas a partir de display files imagens formadas pelo preenchimento de matriz de pixels geradas a partir de frame- buffers 9

10 Geração da Imagem em Dispositivo Vetorial Descrição da cena mantida em arquivo denominado d display file Controlador de vídeo interpreta comandos especificados no display yfile Comandos primitivos: posiciona no ponto (x,y) traça linha da posição corrente até o ponto (x,y) 10

11 Dispositivos Vetoriais: Características Representação, manipulação e display da cena baseadas na representação geométrica dos objetos (mantida na display list). Restauração da tela é feita retraçando os vetores que definem os objetos (varredura por rastreio aleatório) 11

12 Dispositivos Vetoriais: Vantagens Operações podem ser aplicadas diretamente sobre objetos Transformações podem ser aplicadas apenas aos pontos extremos Pouca memória mesmo para cenas complexas Ausência de aliasing para retas 12

13 Dispositivos Vetoriais: Desvantagens Difícil preencher interiores dos objetos Flicker em imagens complexas Restauração da tela depende da complexidade da cena Alto custo Tecnologia ultrapassada (há muito tempo) 13

14 Arquitetura de Dispositivo de Exibição Matricial 14

15 Memória de Imagem frame-buffer, que contém uma posição associada a cada pixel da tela 15

16 Varredura por Rastreio Fixo 16

17 Estrutura de um CRT Colorido 17

18 Frame Buffer Matriz de Pixels Profundidade do pixel: número de bits associado a cada pixel pixel com 3 bits (pixel depth = 3, ou bit planes = 3) permite representar 8 cores distintas pixel ldepth = d => >2 d cores distintas t 18

19 Cores RGB em 3 bits (1 bit para cada cor) R Valores G B Valor Binário COR BLACK BLUE GREEN CYAN RED MAGENTA YELLOW WHITE 19

20 Uso de Uma Paleta de Cores Video Look-up Table A palette é um bloco da RAM que é endereçado pela cor lógica e cuja saída é o nível de R, G, B do monitor 20

21 Uso de Uma Paleta de Cores Video Look-up Table Pixel Depth = (profundidade) depth = d 2 d cores possíveis (reais) Palette Range: nro de cores exibidas simultaneamente 2 d (clut). Pallete Width: nro de cores que a palette completa pode exibir. Clut: Color Lookup Table CLT 21

22 Outras características dos monitores O que diferencia os inúmeros modelos a venda? Tamanho, dot pitch, resolução, taxa de restauro Tamanho Entre 10 e 27 polegadas (14, 15, 17, 20, 27,...), ou + Medida da diagonal da área da tela Em geral, tamanhos maiores implicam também em resoluções e taxas de restauro maiores, e Custos maiores 22

23 Outras características Dot pitch Tamanho dos pontos que compõem a tela 1 pitch = conj. de 3 dots (R,G,B) Medidas comuns: 0,29mm 2, ou 0,22, 0, ,40, Em geral, valores menores indicam melhor qualidade d de imagem (nitidez), id mas é uma medida que tem pouco significado sozinha 23

24 Outras características Resoluções típicas: x (17 pol), x (20 pol) Taxa de restauro ( refresh rate ) Taxas típicas: > 75 Hz (capaz de atualizar a imagem pelo menos 75 vezes por segundo) Taxas baixas causam o efeito de flickering, ou cintilação: desconfortável e prejudicial aos olhos Taxa de restauro e resolução são relacionadas! 24

25 Dispositivos Matriciais: Características - Resumo Representação, manipulação e exibição da cena é fi feita a partir do frame-buffer ff contém representação matricial discreta da cena Gerar imagem a partir da descrição geométrica da cena requer um processo de conversão matricial Scan conversion Transforma descrição geométrica em matriz de pixels 25

26 Dispositivos de Entrada Convencionais: i teclado, mouse, caneta ótica,... Não convencionais: realidade virtual 26

27 Data Glove 27

28 Data Glove Permitem pegar um objeto virtual Conjunto de sensores detectam os movimentos da mão e dos dedos, bem como posição e orientação da mão 28

29 Scanners 3D 29

30 Scanners 2D e 3D Permitem entrar coordenadas definidas em um espaço 2D e 3D Digitalizar desenhos ou objetos A partir dos pontos de entrada é reconstruído um modelo da superfície do objeto definido no espaço 3D 30

31 Dispositivos de Entrada 3D Lêem uma posição 3D Retornam 3 valores para o programa: tripla (x, y, z) Alguns retornam também 3 ângulos de rotação Ex. Digitalizador 3D, spaceball, dataglove 31

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35 Conversão de Coordenadas d mundo 2D e dispositivos Coordenadas do Mundo (X, Y) Coordenadas do Dispositivo de Entrada (DCX, DCY) NDC (NDCX, NDCY) Coordenadas do Dispositivo de Saída (DCX, DCY) 35

36 Dispositivos de Entrada Tipos Lógicos Choice retorna uma escolha feita pelo usuário Ex. teclado de funções, seleção de botão Fornece algum tipo de feedback sensorial (luz, clicks, toque,...) Keyboard Retorna teclas com significados específicos Letras, números,... 36

37 Dispositivos de Entrada Tipos Valuators Lógicos Retorna um valor associado a algo Ex. knobs (botões) Pode especificar ganho, máximo e mínimo Locators (posicionadores) Retornam a localização do cursor na tela Ex. mouse, trackball, tablet, Todos os posicionadores também podem funcionar como valuators 37

38 Dispositivos de Entrada Tipos Lógicos Formas de ler um dispositivo de entrada: Sampling (amostragem): qual é a entrada nesse momento? Event-based: aguarda até que o usuário forneça alguma entrada (execute alguma ação) 38