Pojmy používané v počítačové grafice

Pojmy používané v počítačové grafice

Obsah

A

B

C

D

E

F

G

H

I

L

M

P

Q

R

S

T

V

W

Z

A

• Alpha blending - nejčastěji zprůhlednění např. vykreslovaného povrchu polygonu podle čtvrté barevné složky - alpha kanálu (RGBA červená, zelená, modrá, alpha). Pixel se vykreslí barvou, získanou sloučením barvy podkladu a vykreslované barvy (míra obou složek je dána právě alpha kanálem).
• Alpha testing - podobně jako u Alpha blendingu, tak i zde jde o zprůhlednění pomocí čtvrté barevné složky - alpha kanálu. Ovšem v tomto případě se naopak striktně určí, že je-li hodnota alpha např menší než daná hranice, pixel se vůbec nevykreslí, v opačném případě se naopak vykreslí neprůhledný.
• Antialiasing - metoda vyhlazení obrazu. Odstranění aliasu (jev, vznikající nízkofrekvenčním vzorkováním vysokofrekvenčního signálu). Například když se podíváte na hodiny každých 59 minut, bude se vám zdát, že jdou pozpátku. V obraze se tento jev projevuje zrněním a blikáním vzdálených objektů, zubatými hranami, atd. Řešením jsou např. metody Super sampling a Multi sampling.

 nahoru

B

• Back Buffer - Zásobník většinou v grafické kartě, do kterého se vykreslují jednotlivé snímky. Po dokončení takové přípravy scény se výsledný obrázek zobrazí. To se většinou děje vyměněním Back Bufferu s tzv Front Bufferem. Může se Back bufferů použít i více. Pak jde o Tripple buffering.
• Bend - metoda "ohýbání" 3D objektů pomocí změny poloh vertexů. Dnes hodně vytlačována Vertex shadery.
• BSP - binary space partition. Metoda dělení scény na binární stromovou strukturu, se kterou se poté při řešení scény pracuje. Dělení funguje tak, že zvolíme polygon ve scéně a všechny rozdělíme podle toho, zda jsou nad nebo pod rovinou polygonu. V takto vzniklých dvou seznamech opět zvolíme v každém po jednou polygonu a opět oba zvlášť rozdělíme. Výsledného stromu se využívá např. pro řešení viditelnosti, při kolizích, atd.
• Bump mapping - optická změna tvaru povrchu. Geometricky ale zůstává vše stejné, pouze se mění stínování povrchu tak, aby vypadat například hrubší, zrnitý apod. Ve své podstatě mění vypočítané kolmice k povrchu a tím mění i výsledky při výpočtu osvětlování objektu.

 nahoru

C

• CMY model - jeden ze způsobů určování barvy v počítačové grafice. Základní složky jsou azurová, purpurová a žlutá barva. Modelem je krychle s osmi základními barvami. Jde o skládání subtraktivní, tedy ze dvou světlých barev vzejde tmavší (např. žlutá+purpurová=červená). Opakem je RGB model, další modely jsou HLS model a HSV model.
• CSG - konstruktivní geometrie. Objekt je popsán stromem, složeným z 3D primitiv (krychle, koule). Booleovskými operátory se vytvoří objekt složitější.
• Cull - metoda urychlení vykreslování tím, že polygon, jehož kolmice (normála) k povrchu je odvrácená od pozorovatele, se vůbec nevykresluje. Díky tomu vzniká v 3D objektech dojem, že plocha existuje jen z jedné strany a z druhé není nic.

 nahoru

D

• Displacement mapping - metoda změny povrchu tělesa podle textury, podobně jako u Bump mappingu, ale tentokrát se povrch polygonu opravdu mění i geometricky. Mění se tudíž nejen stínování, ale i jeho obrys, rozmístění textury, ...
• Depth of Field - efekt zaostření na daný objekt/část objektu. Objekty v jiné vzdálenosti se rozostří. Vzniká dojem krátko/dalekozrakosti. Děje se tak až při provádění postprocessing efektů. Tato metoda je dnes realizována pomocí pixel shaderů.

 nahoru

E

• Environment mapping - metoda simulace odrazu okolí na lesklém povrchu. Při zobrazení v reálném čase nemusí být možné zobrazování skutečného okolí při zrcadlení. Obraz okolí se proto předem vytvoří jako obálka kolem objektu (speciální textura)a už se jen dynamicky mapuje podle např polohy kamery.

 nahoru

F

• Flat shading - konstantní stínování. Každá plocha objektu (polygon) má konstantní barvu.
• Front Buffer - Zásobník většinou v grafické kartě, v němž je uložen obrázek, který se zrovna zobrazuje (posílá na výstupní zařízení). Když je připraven tzv Back Buffer, jeho obsah se tímto bufferem aktualizuje.

 nahoru

G

• Gourand shading - metoda stínování. Pro každý polygon se barva vypočte v jeho vrcholech. Barvy uvnitř ploch se lineárně interpolují.
• Geomorphing - obecně znamená proces interpolace mezi modeli s různým stupněm detailů (Lod). Pokud bychom v jedinou chvíli vyměnili jeden model za druhý, došlo by k viditelnému skoku (či chcete-li bliknutí), tzv popping. Geomorphing vznikl právě jako řešení takové vizuální chyby.

 nahoru

H

• HDR - High Dynamic Range. Jedna z metod postprocessing efektů. Vznikla v Hollywoodských studiích pro lepší vizuální zážitek z filmů a přenesla se záhy i do počítačové grafiky. Jedná se o efekt částečného oslnění od plošného zdroje světla (např. plochy okna). Obrázek se zmenší, rozostří a zvětší, výsledek se kombinuje s originálem. Tím se docílí jakéhosi rozostřeného oslnění kolem světlých ploch.
• HLS model - jedna z metod pro určení barvy v poč. grafice. Zde je barva dána složkou Hue (barevný tón), Lightnes (hodnota světlosti barvy) a Saturation (sytost barvy). Modelem pro tuto metodu jsou dva kužele přisedlé na sebe podstavami. Nejjasnější barvy jsou po obvodu jejich společné podstavy. Černá je na dolním vrcholu a bílá na horním. Velmi podobný je i HSV model. Dalšími modely jsou RGB model a CMY model.
• HSV model - další z řady metod pro definování barvy v poč. grafice. Tentokrát je barva dána složkou Hue (barevný tón), Saturation (sytost barvy) a Value (hodnota jasu, množství bílého světla). Modelem pro tuto metodu je obrácený šestiboký jehlan. Na jeho spodním vrcholu je černá, po obvodu podstavy jsou ve vrcholech základní barvy (zelená, žlutá, červená, purpurová, modrá, azurová). Uprostřed podstavy je bílá. Velmi podobný je i HLS model. Dalšími modely jsou RGB model a CMY model.

 nahoru

I

• Impostor - nebo také Imposter je objekt, nahrazující mnohem složitější 3D model tím, že svůj geometricky jednoduchý povrch (často jen obdelník) pokryje obrázkem 3D modelu. Na větší vzdálenosti se tedy nemusí vykreslovat originál, ale pouze jeho "fotka". Ta je ve vhodných chvílích aktualizována.
• Index buffer - datová struktura pro definování jednotlivých polygonů pomocí určení pouze indexů každého jednotlivého vertexu. Tím se vertex vytvoří pouze jednou a jeho index se objevuje vícekrát. Používá se vždy spolu s vertex bufferem.
• Interpolace - plynulý přechod mezi jednotlivými složkami, body, barvami. Například Interpolace mezi bílou a černou barvou je barevný přechod s postupně všemi odstíny šedé.
• Instancing - přesněji geometrický instancing je metoda vykreslování více kopií jednoho modelu najednou. Každý model si přitom může stále zachovávat svoji jedinečnost, jako pozici, barvu, fázi animace apod.

 nahoru

L

• Lambertův osvětlovací model - metoda osvětlení 3D objektů. Počítá se s ideálním diffusním odrazem světla do všech směrů. Jeho intenzita je dána prostě cosinem úhlu dopadu a kolmice k ploše.
• LOD - level of detail. V překladu úroveň detailů. Jde o metodu, jak pomocí vytvoření různě detailních verzí jednoho objektu a dynamické zobrazení jedné z nich podle např vzdálenosti objektu (čím dál, tím méně detailů), zvýšit rychlost vykreslování scény.

 nahoru

M

• Mesh - označení pro 3D model, reprezentovaný uloženými polygony, jednotlivými materiály, ...
• MIP mapping - metoda progresivního zobrazení textur. Každá textura se předem uloží ve své původní velikosti, poté přepočítaná do polovičních rozměrů, poté čtvrtinových, atd až do velikosti 1x1 bod. Při zobrazování se vybírá nejvhodnější uložená verze. Urychluje a zlepšuje to zobrazování.
• Motion blur - metoda rozmazání rychle se pohybujícího objektu. Funguje tak, že namísto smazání starého snímku a vykreslení nového si starý ponechá, vykreslí nový a oba pak určitým způsobem sloučí. Objekty, které setrvávají namístě se proto jeví stále stejně ostře, zatímco pohybující se objekty za sebou zanechávají slábnoucí obraz svých předchozích poloh. Tím se vizuálně rozmazávají ve směru pohybu.
• Multisampling - jedna z metod antialiasingu. Pixely se rozloží na subpixely jako je tomu u supersamplingu, ale tentokrát pouze na hranicích polygonů. Uvnitř se pixely vyhodnocují pouze pro jeden vzorek.
• Multi texturing - metoda zobrazení jednoho polygonu naráz s více texturami. Určuje se i způsob jejich kombinace (např přidání barvy, vynásobení spolu, atd). V dnešní době je hojně vytlačován Pixel shadery

 nahoru

P

• Pixel - jeden barevný bod obrazu.
• Pixel shader - programovatelné zpracovávání jednotlivých texelů do výsledných pixelů obrazu a to na úrovni grafické karty. Programátor má velkou svobodu v možnostech kombinace jednotlivých textur a operací s nimi.
• Polygon - jedna rovina z povrchu 3D modelů. Většinou představována trojúhelníkem. Skládáním takových polygonů vzniká povrchová reprezentace 3D objektu.
• Popping - náhlá změna zobrazovaného modelu, často způsobená změnou Lod, tedy úrovně detailů modelu. Řešením bývá geomorphing
• Post processing - zpracování výsledného obrazu po vyrenderování. V této fázi se již nepracuje se žádnými 3D objekty, ale pouze s výsledným obrázkem, příp s pomocnými buffery obrazu (zásobníky jako je hlouba, aj). Mezi takové efekty patří např. Depth of Field, HDR, ...
• Phongův osvětlovací model - metoda osvětlení 3D objektů. Přidává k Lambertově osvětlovacímu modelu ještě odlesk. Ideální reflexe - ve směru odrazu symetricky podle normály.
• Phongovo stínování - metoda stínování jednotlivých ploch (polygonů) 3D objektu. Metoda je podobná Gourandovu stínování, ale tentokrát se barva zjišťuje nejen pro vrcholy, ale pro každý vykreslovaný bod zvlášť.
• Progresive mesh - speciální verze meshe, která si ale s sebou nese navíc předpočítané informace, sloužící k dynamickému zjednodušování 3D objektu, viz LOD.
• Projekce - speciální případ transformace. Jde o promítnutí n-rozměrného prostoru do méně-rozměrného. Například promítnutí 3D objektu do 2D plochy.

 nahoru

P

• Quad tree - stromová datová struktura, která uchovává pro každý uzel vždy 4 potomky (další uzly). Nejčastějí se používá pro rozdělení 2D prostoru rekurzivně na vždy 4 kvadranty (každý opět na 4 atd). Jednitlivé regiony mohou mít čtvercový, obdelníkový, nebo jakýkoliv tvar. Výhodou takové struktury je urychlení např. hledání (stačí vyřadit vždy 3/4 prostoru jedním zanořením), proto se s úspěchem používá pro opimalizaci vykreslování scén, nejčastěji terénu.

 nahoru

R

• Radiozita - jedna z metod osvětlení/zobrazování scény, která respektuje fyzikální šíření světla. Vychází z výpočtu tepelného záření pro výpočet světla. Vytváří čistě diffuzní obrazy (bez odlesků, zrcadlení).
• Rasterizace - proces určování barev a pozic jednotlivých bodů rastru (matice, dobrý příklad je bmp rasrt), na základě vektorového popisu objektu. V podstatě převádí texely (z případných textur) a vertexy na jednotlivé pixely. Například máme souřadnice začátku a konce čáry. Rasterizací ji převedeme na mnoho barevných samostatných bodů v barevné mřížce obrázku (rastru).
• Ray-tracing - metoda zobrazování scény sledováním paprsků, vyslaných od zdrojů světla, jenž postupně dopadají na povrchy těles, lámou se, odrážejí... Obraz je dán výslednými paprsky dopadajícími na projekční plochu. Sledování všech paprsků je ale nemožné, proto se v praxi používá tzv Back Ray-tracing. Paprsky jsou vysílány naopak od projekční plochy a sleduje se jejich cesta a zda nedopadají do světelného zdroje.
• Rendrování - děj, při kterém se pomocí rasterizace a metod (např. Ray tracingu, Radiozity, aj) převádějí 3D modely ve scéně na výsledný obrázek (rastr).
• RGB model - nejpoužívanější způsob určení barvy v počítačové grafice. Zkratka představuje anglické pojmenování Red, Green, Blue základních tří složek (červená, zelená, modrá). Modelem je RGB krychle mající v rozích osm základních barev (černou, červenou, zelenou, modrou, azurovou, purpurovou, žlutou a bílou). Jedná se o aditivní skládání barev, kde ze dvou tmavších vzejde světlejší (červená+zelená=žlutá). Opakem je CMY model, další modely jsou HLS model a HSV model.
• ROAM - Real-time Optimally Adapting Meshes, metoda optimalizace vykreslování meshů, převážně terénů. Tato metoda v reálném čase mění detailnost terénu (viz LOD) a to ne terénu jako celku, ale plynule jeho částí, které např. leží blízko pozorovatele a potřebují více prokreslit.

 nahoru

S

• Stencil buffer - podobný jako Z buffer, jen neuchovává informaci o hloubce, ale informaci o tom, zda se na daní bod může vykreslovaný pixel zapsat. Tak například pokud celý stencil buffer naplníme nulami a v místech, kde máme okno ho naplníme jedničkami. Můžeme potom velmi rychle určovat, co se z objektů za oknem vykreslí. Tato metoda se používá nejčastěji při vykreslování zrcadel.
• Supersampling - jedna z metod antialiasingu. Zde se jeden pixel rozdělí na několik subpixelů (vzorků). Výsledná hodnota je dána složením těchto subpixelů zpět do jednoho.

 nahoru

T

• Texel - jeden barevný bod z textury.
• Textura - způsob, jak přiřadit povrchu objektu různé vlastnosti. Nejčastěji se používá pro barvu tzv diffuzní složku povrchu (např letokruhy ve dřevě). Dá se použít na změnu průhlednosti, ale i třeba na změny geometrie a stínování povrchu (displacement, bump mapping).
• Transformace - změna souřadnic bodů, potažmo vektorů. Může být lineární (posun, změna velikosti, otáčení, ..), nebo nelineární (warp, ..). Speciálním případem je projekce.
• Tripple buffering - použití více Back bufferů naráz. Pokud je grafická karta dříve hotová, začne zatím připravovat další snímek, jakoby pracuje na dvou zároveň. Jednotlivé Back buffery jsou pak postupně překládány do Front bufferu.

 nahoru

V

• Vektor - rozdíl dvou bodů v prostoru. Pokud je druhým bodem počátek souřadného systému, pak je vektor přímo souřadnice bodu.
• Vertex - bod v prostoru, který s sebou nese spoustu dalších informací (např. o barvě, mapování textury, aj).
• Vertex buffer - datová struktura pro uchováváví vertexů. Sám o sobě stačí ale často se používá spolu s Index bufferem. Díky němu se např. u dvou sousedních ploch nemusejí jejich hraniční body určovat dvakrát, ale pouze jednou. Indexy pak určí, že se bod použije vícekrát.
• Vertex shader - programovatelné zpracovávání jednotlivých vertexů na úrovni grafické karty. Programátor má velkou svobodu v možnostech operací a transformací.

 nahoru

W

• Wireframe - způsob vykreslení 3D objektů, kdy se nezobrazují plochy jednotlivých polygonů, ale pouze hrany. Vzniká dojem drátěného modelu.

 nahoru

Z

• Z buffer - metoda řešení viditelnosti. Obraz se rozdělí na matici hodnot hloubek. Jednoduše každý bod na obrazu má uloženu i svoji hloubku (vzdálenost od pozorovatele). Při vykreslování nového objektu se každý jeho bod porovná s touto hloubkou a pouze pokud je blíže, tak se vykreslí. Tím se řeší situace, kdy se by vzdálenější objekt kreslil na konec a překryl by tím všechny ostatní.

 nahoru