Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Розробка методів І засобів текстурування для покращення

Розробка методів І засобів текстурування для покращення




Сторінка1/9
Дата конвертації09.04.2017
Розмір0.84 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9

ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА КОМП’ЮТЕРНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ
КАФЕДРА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

Пояснювальна записка


до магістерської кваліфікаційної роботи

_________магістр_________

(ступінь)
на тему: Розробка методів і засобів текстурування для покращення реалістичності формування графічних зображень ______________________________________

Виконав: студент II курсу, групи 1ПЗ-14М

спеціальності

_8.

Магі́стр - освітній ступінь, що здобувається на другому рівні вищої освіти та присуджується вищим навчальним закладом у результаті успішного виконання здобувачем вищої освіти відповідної освітньої програми.

05010301 Програмне забезпечення систем____________________________

(шифр і назва спеціальності)

_Дудник О.О.

Спеціальність (лат. specialis - особливий; від species - род, вид) - комплекс набутих людиною знань і практичних навичок, що дає їй можливість займатися певним родом занять у якійсь галузі діяльності.

Студе́нт (лат. studens, родовий відмінок studentis - «ретельно працюючий», «такий, що займається») - учень вищого, у деяких країнах і середнього навчального закладу.

Програ́мне забезпе́чення (програ́мні за́соби) (ПЗ; англ. software) - сукупність програм системи обробки інформації і програмних документів, необхідних для експлуатації цих програм.

_________________________________________

(прізвище та ініціали)

Керівник _д.т.н., проф., Романюк О.Н__

(прізвище та ініціали)

Рецензент___________________________

(прізвище та ініціали)
Вінниця - 2015 р.

Вінницький національний технічний університет
Факультет інформаційних технологій та комп'ютерної інженерії

Кафедра програмного забезпечення

Освітньо-кваліфікаційний рівень - магістр

Спеціальність 8.

Інформа́тика (англ. Computer Science, нім. Informatik) - наукова дисципліна, що вивчає методи та процеси створення, перетворення, зберігання, передачі інформації та використання її в різних галузях людської діяльності.

050103 «Програмне забезпечення систем»




ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри ___________________ _______________________________

“____” ________________20___року


ЗАВДАННЯ

НА МАГІСТЕРСЬКУ ДИПЛОМНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ

Дуднику Олександру Олександровичу


1. Тема роботи: «Розробка методів і засобів тестурування для покращення реалістичності формування графічних зображень», керівник роботи: Романюк Олександр Никифорович, д. т. н., проф., затверджені наказом вищого навчального закладу від “___”___2015 року №___

2.

Дипломна робота - кваліфікаційна робота, призначена для об'єктивного контролю ступеня сформованості умінь та знань розв'язувати типові завдання діяльності, які, в основному, віднесені в освітньо-кваліфікаційних характеристиках до організаційної, управлінської і виконавчої (технологічної, операторської) робочих функцій.

Навча́льний заклад (осві́тній заклад) - організація, що на постійній і безперервній основі здійснює освітній процес з метою навчання, виховання, розвитку і самовдосконалення особистості.

Строк подання студентом роботи____________________________________

3. Вихідні дані до роботи : Графічний режим – TrueColor; розмір дискретного координатного простору 4096х4096; мова програмування С ;

Truecolor (від англ. true color - істинний колір) - в комп'ютерній графіці - метод представлення та зберігання зображення, що дозволяє відобразити велику кількість кольорів. Колір представляється з використанням 256 рівнів для кожної з трьох компонент моделі RGB: червоного (R), зеленого (G) і синього (B), що в результаті дає 16 777 216 (28+8+8) різних кольорів.

Вихідні́ відо́мості - відомості, що містять довідкову інформацію про друковане видання, ідентифікують і класифікують його. Залежно від характеру видання вони розташовані на обкладинці, палітурці, титульному аркуші, поєднаному титульному аркуші, першій сторінці, останній сторінці, кінцевий сторінці видання.

Мо́ва програмува́ння (англ. Programming language) - це штучна мова, створена для передачі команд машинам, зокрема комп'ютерам. Мови програмування використовуються для створення програм, котрі контролюють поведінку машин, та запису алгоритмів.

вектори нормалі; вихідні текстури.

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити): вступ; аналіз літератури, аналіз методів текстурування; розробка методів перспективно-коректного текстурування; розробка методів і засобів покращення реалістичності формування графічних зображень; програмна реалізація розроблених моделей; економічна частина; висновки; додатки.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень): - мета і задачі роботи; методи текстурування; метод підвищення продуктивності перспективно-коректного текстурування; неортогональна растеризація при перспективно-коректному текстуруванні; метод анізотропної фільтрації з використанням вагових функцій ;

Підвищення (елевація) - кутова висота об'єкта спостереження (земного предмета, літального апарату, небесного світила тощо) над істинним горизонтом. Підвищення спільно з азимутом служить для визначення напрямку на об'єкт.

Про́даж - це оплатна передача майна однією особою у власність іншій особі.

Анізотропі́я (від грец. άνισος - нерівний, неоднаковий та грец. τροπή - напрям) - відмінність властивостей середовища у різних напрямках (на відміну від ізотропії).

Растеризація (англ. Rasterisation або rasterization) - процес перетворення векторного зображення у растрове. По математичному опису зображення формується поточечне зображення, яке потім відображається на моніторі, друкується на принтері або зберігається у файлі растрового формату.

Матеріа́л - речовина, або суміш речовин, первинний предмет праці, який використовують для виготовлення виробу (основний матеріал), або які сприяють якимось діям. У останньому випадку уточнюють, що це допоміжний, чи витратний матеріал.

Анізотропна фільтрація (англ. Anisotropic filtering) - метод для поліпшення якості текстур в тривимірній комп'ютерній графіці, використовуваний спеціально для об'єктів, сильно нахилених щодо камери. Анізотропна трилінійна фільтрація дозволяє усувати аліасинг на різних поверхнях, при цьому вносить менше розмиття і тому дозволяє зберегти більшу детальність зображення.

модифікація методів анізотропної фільтрації; гаусівська модель пікселя в задачах анізотропної фільтрації; розробка програмних засобів; наукова новизна отриманих результатів.
6. Консультанти розділів проекту (роботи)

Розділ

Прізвище, ініціали та посада

консультанта



Підпис, дата

завдання видав

завдання прийняв

Технічний розділ

Романюк О.Н., проф. кафедри ПЗ



















Економіка

Бальзан М.В., доц. кафедри ЕПВМ






















































7.

Результат, пі́дсумок, (заст. ску́ток, вислід) - кінцевий наслідок послідовності дій. Можливі результати містять перевагу, незручність, вигоду, збитки, цінність і перемогу. Результат є етапом діяльності, коли визначено наявність переходу якості в кількість і кількості в якість.

Проектува́ння - процес створення проекту, прототипу, прообразу майбутнього об'єкта, стану та способів його виготовлення. У проектуванні застосовують системний підхід, який полягає у встановлені структури системи, типу зв'язків, визначені атрибутів, аналізуванні впливів зовнішнього середовища.

Дата видачі завдання______________________________________________


КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН


№ з/п

Назва етапів дипломного

проекту (роботи)



Строк виконання етапів проекту

( роботи )



Примітка

1

Аналіз методів текстурування




Вик.

2

Розробка методів перспективно-коректного текстурування




Вик.

3

Розробка методів підвищення якості текстурування




Вик.

4

Розробка апаратних засобів




Вик.

5

Розробка програмного забезпечення




Вик.

6

Вирішення питань економіки




Вик.

7

Оформлення матеріалів до захисту МДР




Вик.


Студент _________ Дудник О. М.

( підпис ) (прізвище та ініціали)

Керівник проекту (роботи) _____________ Романюк О. Н.

( підпис ) (прізвище та ініціали)

АНОТАЦІЯ


У роботі проведено аналіз сучасних методів текстурування тривимірних графічних об’єктів з використанням різних підходів. Показано, що на сучасному етапі розвитку комп’ютерної графіки найбільшого поширення отримали методи, які основані на врахуванні перспективи тривимірних об’єктів.

Запропоновано метод перспективно-коректного текстурування з використанням квадратичної апроксимації, який дозволяє зменшити відносну похибку визначення текстурних координат до 2 разів лише за рахунок зміщення внутрішньої опорної точки.

Розроблено метод розпаралелення процессу визначення текстурних коорднат, що базується на методі Хесберга, який дозволяє істотно підвищити швидкість процессу текстурування за рахунок зменшення кількості операцій множення та тодавання.

Переміщення - зміна положення якогось матеріального об'єкту. В фізиці - це переміщення фізичного тіла. Переміщенням також називають вектор, який характеризує цю зміну. Має властивість адитивності. Абсолютна величина переміщення, тобто довжина відрізка, що сполучає початкову й кінцеву точку, вимірюється в метрах у системі СІ та в сантиметрах у системі СГС.

Апроксима́ція (лат. approximate - наближати) - наближене вираження одних математичних об'єктів іншими, близькими за значенням, але простішими, наприклад, кривих ліній - ламаними, ірраціональних чисел - раціональними, неперервних функцій - многочленами.

Перспекти́ва (фр. perspective, від лат. perspicio - ясно бачу) - система зображення об'ємних тіл на площині або якій-небудь іншій поверхні, яка враховує їх просторову структуру й віддаленість окремих їх частин від спостерігача.

Озна́чення, ви́значення чи дефіні́ція (від лат. definitio) - роз'яснення чи витлумачення значення (сенсу) терміну чи поняття. Слід зауважити, що означення завжди стосується символів, оскільки тільки символи мають сенс що його покликане роз'яснити означення.

Кількість - в Арістотелівській логіці друга з 10 категорій (класів, розрядів, які спрощують процес розумового визначення будь-якої речі), побічна обставина матеріальних речей , за допомогою якої вони поширюються в просторі, вимірюються якоюсь математичною нормою і здатні бути поділеними на окремі частини.

Запропоновано метод підвищення якості анізотропної фільтрації шляхом використання вагових функцій для обрахунку кольору пікселя. Запропоновано метод простого визначення координат текселів, що визначають колір екранного пікселя, з урахуванням кута нахилу полігона.

Розроблено модифікацію Гаусівської моделі піксела для задач текстурування, що дозволило підвищити продуктивність обрахунків із застосуванням для Гаусівської моделі пікселя до рівня, достатнього для використання в системах реального часу за рахунок використання апроксимаційних формул.

У математиці та інших науках, формула (лат. formula - форма, правило) - коротка форма символічного запису інформації (як у математиці чи хімії), або загальне відношення між величинами. Одна з найпопулярніших формул належить Альберту Ейнштейну E = mc².

Рéндеринг, комп'ютерна візуалізація (англ. rendering - візуалізація, проявлення, відмальовування, подання) - в комп'ютерній графіці - це процес отримання зображення за моделлю з допомогою комп'ютерної програми.

Система реального часу (СРЧ) - це система, яка повинна реагувати на події у зовнішньому по відношенню до системи середовищі або впливати на середовище в межах необхідних тимчасових обмежень. Оксфордський словник англійської мови свідчить про СРЧ, як про систему, для якої важливий час отримання результату.

Отримані моделі та структури можуть бути використані в високопродуктивних системах комп’ютерної графіки для формування фотореалістичних зображень.

ABSTRACT
The thesis analyzes modern methods of three-dimensional texture graphics using different approaches. It is shown that in the current development of computer graphics most widely used methods are based on consideration of the prospects of three-dimensional objects.

In this paper, the method of perspective-correct texturing using quadratic approximations, which can reduce the relative error of texture coordinates to 2 times only by the internal bias reference point. Also, the method of determining the parallelization process koordnat texture-based method Hesberha, which can significantly increase the speed texturing process by reducing the number of multiplications and todavannya. A method of improving the quality of anisotropic filtering by using weight functions to calculate pixel color. A simple method of determining the coordinates of texels that determine pixel color screen, given the angle of inclination of the landfill. A modification of the Gaussian pixel model for problems of texture, thus improving performance calculations using the Gaussian model for the pixel to a level sufficient for use in real-time through the use of approximation formulas.

The models and structure can be used in high-performance computer graphics systems to create photorealistic images.
ЗМІСТ


Пояснювальна записка 1

ВСТУП 7


1 АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРИ 11

1.1 Загальні відомості 11

1.2 Методи текстурування 13

1.2.1 Точкова вибірка 13

1.2.2 Білінійна фільтрація 14

1.2.3 Трилінійна фільтрація 16

1.2.4 Анізотропна фільтрація 18

1.3. Методи визначення координат пікселя в текстурній площині 21

1.3 Висновки 24

2 ПЕРСПЕКТИВНО-КОРЕКТНЕ ТЕКСТУРУВАННЯ 26

2.1 Використання квадратичної апроксимації для перспективно-коректного текстурування 26

2.2 Метод підвищення продуктивності перспективно-коректного текстурування 32

2.3 Неортогональна растеризиція при перспективно-коректному текстуруванні 35

2.4 Висновки 39

3 МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ПОКРАЩЕННЯ РЕАЛІСТИЧНОСТІ ФОРМУВАННЯ ГРАФІЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ 41

3.1. Метод анізотропної фільтрації з використанням вагових функцій 41

3.2 Модифікація методів анізотропної фільтрації 45

3.3 Гаусівська модель пікселя в задачах анізотропної фільтрації 52

3.4 Висновки 59

4 ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ 60

4.1 Вибір мови програмування та середовища розробки 60

4.2 Розробка программного модуля 65

4.3 Висновки 72

5 ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА 74

5.1 Оцінювання комерційного потенціалу розробки 74

5.

Торгі́вля - процес обміну товарами, послугами, цінностями і грошима. У широкому значенні - вид підприємницької діяльності, пов'язаний з купівлею-продажем товарів.

Оцінювання - (фр. evaluation від value ціна, вартість) оцінка, визначення ціни, вартості, визначення кількості, якості продукції, якості ресурсів, придатності тощо; аналіз даних, обстановки.

2 Прогнозування витрат на виконання науково-дослідної роботи та конструкторсько–технологічної роботи.

Прогнозування - процес передбачення майбутнього стану предмета чи явища на основі аналізу його минулого і сучасного, систематично оцінювана інформація про якісні й кількісні характеристики розвитку обраного предмета чи явища в перспективі.

75

5.3 Прогнозування комерційних ефектів від реалізації результатів розробки 78

5.4 Розрахунок ефективності вкладених інвестицій та період їх окупності 80

ВИСНОВКИ 84

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 86

ДОДАТОК А 91

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ 91

ДОДАТОК Б 94

ЛІСТИНГ ВИХІДНОГО КОДУ ПРОГРАМНОГО ДОДАТКУ 94

ДОДАТОК В 99

ІЛЮСТРАТИВНИЙ МАТЕРІАЛ ДО ЗАХИСТУ МАГІСТЕРСЬКОЇ КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ 99





  1   2   3   4   5   6   7   8   9



  • ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
  • Програмне забезпечення
  • Вінницький національний технічний університет Факультет інформаційних технологій
  • ЗАТВЕРДЖУЮ Завідувач кафедри ___________________ _______________________________
  • Вихідні дані
  • _____________________________________
  • Студент _________ Дудник О. М. ( підпис ) (прізвище та ініціали) Керівник проекту (роботи) _____________ Романюк О. Н.
  • Оцінювання комерційного