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Computer Graphics 2013 1. INTRODUCTION Hongxin Zhang State Key Lab of CAD&CG, Zhejiang University 2013-09-09 13910星期

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Computer Graphics 2013

1. INTRODUCTIONHongxin Zhang

State Key Lab of CAD&CG, Zhejiang University

2013-09-0913年9月10⽇日星期⼆二

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Why study computer graphics?

13年9月10⽇日星期⼆二

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13年9月10⽇日星期⼆二

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

Mobile Graphics

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Can we give a definition for computer graphics?

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

One of many different descriptions

- The science and technology of imaging the world in pixels, such that it provides the real experience (looks real, sounds real, feels real)

Computer Graphics

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And last …

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- The pixel has only two properties:

- area of the pixel is fixed

- color of the pixel is set under program control

- Image: array of pixels

Pixel Representation Problem

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

recommended description

- The science and technology of modeling , processing and displaying objects in the world in a computer

Computer Graphics

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

Computer Graphics

- Modeling

- Animation (simulating)

- Rendering (displaying)

Three Fundamental Tasks

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Modeling the World (World Representation)

- Simulating the behavior of objects in the world

- Displaying the World

- Geometry and Physics are the traditional tools

Three Fundamental Tasks

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Digital Images

- 3D Geometric Objects (Graphics)

- Symbolic Descriptions

- Question:

- Advantages and disadvantages ?

Different Digital Representations of the World

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Digital Images

- 3D Geometric Objects (Graphics)

- Symbolic Descriptions

- Question:

- Difference?

- Advantages and disadvantages ?

Different Digital Representations of the World

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- find appropriate data structure to represent the object

Point3D {double x;double y; double z;

}

Cuboid {Point3D location;double x;double y;double z;

}

Graphics Representation

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Three very important and rather complex attributes:

- complex shape (desk, tree, water, animal, people)

- visual look or appearance due to lighting effects

- dynamic behavior due to interaction with other elements of the world -- movement, sound, elastic effects, ...

World Representation Problem

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 201212

- Modeling the World (World Representation)

- Simulating the behavior of objects in the world

- Displaying the World

- Geometry and Physics are the traditional tools

Three Fundamental Tasks

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 201214

- Modeling the World (World Representation)

- Simulating the behavior of objects in the world

- Displaying the World

- Geometry and Physics are the traditional tools

Three Fundamental Tasks

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- I/O of Computer Graphics

- Input : graphics : object (shape, material,...)

- Output : image : array of pixels (RGB)

Displaying the World

3D object ImageDisplay or Rendering

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Digital Images

- 3D Geometric Objects (Graphics)

- Symbolic Descriptions

- Region of Object in an Image

Different Digital Representations of the World

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Image Processing

- Image⟹image, image⟹region

- Pattern Recognition

- Image⟹symbolic descriptions

- Computer Vision

- Image⟹graphics

- Computer Graphics

- Graphics⟹image, graphics⟹graphics

Visual Computing Fields

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Use is all pervasive (No computer application domain untouched by Computer Graphics)

- CAD

- GIS

- Movie, Animation

- Game

- Scientific visualization

- Virtual Reality

- User interface

Computer Graphics Applications

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

2D Drawing(AutoCAD)

3D modeling(Pro/E, UG, CATIA)

CAM

CAE

Computer Aided DrawingDesign

Computer Graphics Applications

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

GIS: Geography information system

Computer Graphics Applications

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

Visualization

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

Virtual Reality

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- 1962 : Sutherland’s Sketchpad

- 1970s: Special Hardware

- 1980s: Raster Graphics

- 1990s: Reality Engines

- 2000s: 3D acceleration

Technology Developments

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Basics - Transformations and Synthetic Camera for Viewing the World

- Modeling techniques and tools - Meshes, Surfaces and Solid Objects

Topics Addressed in this Module

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Parallel Projection13年9月10⽇日星期⼆二

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Perspective Projection

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Rendering techniques - visibility computation, illumination models, realistic imaging algorithms

Topics Addressed (contd)

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Texture Mapping (Only Brief Overview)

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Computer Graphics @ ZJU Hongxin Zhang, Fall 2012

- Advanced modeling and rendering methods

- complex lighting effects,

- natural objects (fractals), and

- volumetric objects

Topics Not Addressed

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Museum simulation with progressive radiosity by Eric Chen, Michael Cohen, 1989

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fractal images13年9月10⽇日星期⼆二

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45

© Ken Musgrave

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3D Graphics and Visualization

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Non-Photorealistic Rendering

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13年9月10⽇日星期⼆二

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© Aaron Hertzman (98)

© RE:Vision Effects(99)

© Viktor Ostromokhov (99)

© Barbara J. Meier(96)

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