4장 벡터 그래픽스 4.1 개 요 4.2 도 형 4.3 3차원 변환과 필터 D 그래픽 멀티미디어시스템

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1 4장 벡터 그래픽스 4.1 개 요 4.2 도 형 4.3 3차원 변환과 필터 4.3 3-D 그래픽 멀티미디어시스템
2014-1학기

2 벡터 그래픽스 간결함(Compact) 확장성(Scalable) 해상도에 독립적(Resolution-independent)
따라서, 네트워크와 관련된 멀티미디어에 매력적임. 그러나, www에서는 널리 쓰이지 않음. SVG 표준과 Flash로 인해, web에서 벡터 그래픽의 사용이 늘어남. 멀티미디어시스템 2014-1학기

3 좌표(Coordinate) 사각형의 픽셀 배열에서, 각 픽셀은 행과 열의 숫자 (r,c)에 의해 식별됨.
Cartesian 좌표를 확장 평면 상의 임의의 점은 원점으로부터의 수평 및 수직 거리 에 의해 식별됨. P = (x, y) 멀티미디어시스템 2014-1학기

4 벡터(Vector) X와 y 방향의 이동에 의해 변위가 정의됨. 변위 역시도 한 쌍의 숫자
P2 - P1 = (x2 - x1, y2 - y1), P1 에서 P2 까지의 변위 (이동) P2 - P1 ≠ P1 - P2 멀티미디어시스템 2014-1학기

5 렌더링(Rendering) 선, 곡선, 도형,…등을 이들을 정의하는 식에 의해 표현 한 것.
선, 곡선, 도형,…등을 이들을 정의하는 식에 의해 표현 한 것. 즉, 직선 y = mx + c 는 m 과 c 를 저장함. (또는 끝점들을 저장) 선 등을 그릴 때 꼭 필요한 픽셀들을 계산. 일반적으로, 보여지는 결과는 들쭉날쭉함. 픽셀들의 좌표는 정수지만, 식들은 실수를 사용하기 때문. 멀티미디어시스템 2014-1학기

6 앤티-앨리어싱(Anti-aliasing)
렌더링은 샘플링과 재구성임. 완전히 연속적인 직선 등을 유한한 크기의 이산적인 픽셀 들로 개략화하기 때문. 울퉁불퉁한 것은 앨리어싱 현상의 실례임. 교차되는 영역에 비례하게 명암 밝기를 설정. 원래의 검은 색만 사용하는 대신, 그레이 레벨 픽셀을 사용하 여 앨리어싱을 감소시킴. 멀티미디어시스템 2014-1학기

7 도형(Shape) 드로잉 프로그램과 벡터 그래픽 언어는 여러 가지 도 형을 수학적으로 쉽게 표현할 수 있는 기본적인 레퍼 토리를 가지고 있음. 사각형 및 정사각형(모서리가 둥근 것도 있음) 타원 및 원 직선, 다각선(polyline) 및 다각형(polygon) 부드러운(Bézier) 곡선들 멀티미디어시스템 2014-1학기

8 베지어(Bézier) 곡선 부드러운 곡선은 4개의 제어점(control point)에 의해 완 전히 규정됨.
2개의 끝점, (P1, P4) 2개의 방향점, (P2, P3) 곡선의 휘어짐은 끝점에서 방향점까지의 길이와 방향 에 의해 결정됨.

9 경로(Path) Bézier 곡선들을 결합하여 여러 형태의 부드러운 곡선 을 쉽게 만들 수 있음.
닫힌 경로(Closed path)는 자신과 만나며, 열린 경로(open path)는 만나지 않음. 드로잉 프로그램의 펜툴(Pen tool)을 이용하여, 앵커점에 서 연속적으로 드래깅을 함으로써 정교한 곡선을 만들 수 있음. 멀티미디어시스템 2014-1학기

10 스트로크와 채움 경로에 스트로크(stroke)를 적용하면 볼 수 있게 됨.(잉 크로 트레이싱 하는 것 처럼)
폭이나 색상 등을 지정 경로나 도형을 채움(fill)(속을 색칠하는 것 처럼) 색상이나 그라디언트(gradient) 또는 패턴을 지정 그라디언트는 선형(linear) 또는 방사형(radial); Illustrator 는 격자형(mesh)도 지원함 멀티미디어시스템 2014-1학기

11 변환(Transformation) 벡터 객체를 기술하기 위해, 저장되어 있는 값을 조작 하여 객체를 변화시키는 것.
벡터 객체를 기술하기 위해, 저장되어 있는 값을 조작 하여 객체를 변화시키는 것. 이동(Translation) (선형적인 옮김) 스케일링(Scaling) 반사(Reflection) 회전(Rotation) 찌그림(Shearing) (또는 skewing) 변환은 직접 조작(tool에 의해)하거나 수치적으로 (dialogue에 의해) 수행될 수 있음. 멀티미디어시스템 2014-1학기

12 3-D 벡터 그래픽 개념적으로는 2-D의 단순한 확장임. 실제로는 복잡하고 어려운 작업임.
x 축과 y 축에 적절한 각도로 z 축을 더함. 점은 (x, y, z) 좌표에 의해 정의되며, 벡터는 3개의 값으로 표시됨. 실제로는 복잡하고 어려운 작업임. 3-차원으로 보여 줄 수 있는 기술들이 요구됨. 복잡한 도구들의 사용법을 마스터 해야 함. 상당한 처리 성능이 요구됨. 멀티미디어시스템 2014-1학기

13 3-D 렌더링 3차원 공간의 객체에 대한 수학적 모델에서 출발, 2차원 그림이 필요함.
3차원 공간의 객체에 대한 수학적 모델에서 출발, 2차원 그림이 필요함. 관점(viewpoint)(카메라 위치)의 설정이 필요함. 광원(lighting)도 고려해야 함. 여러 가지의 광원이 존재 – 집중되는 빛, 퍼지는 빛, ... 등 객체의 표면 특성(재질, 반사도,.. 등)은 여러 가지 형태 의 빛에 의해 어떻게 보이는 지를 결정함. 광학에 기초한 모델이 필요함. 멀티미디어시스템 2014-1학기

14 기하학적 구성 몇 가지 기본적인 객체를 이용하여 3-D 모델을 만듦 : 직육면체, 원통, 구, 사각뿔, ...등
이들을 누르거나 잡아당겨 변형된 모양을 만듦. 객체들에 대해, 공간적인 집합 연산을 하여 결합할 수 도 있음. 합집합, 교집합, 차집합 멀티미디어시스템 2014-1학기

15 자유형 모델링 객체의 외곽 표면을 이용하여 객체를 정의함. 평평한 다각형의 그물 형태로 표면을 만듦.
2차원 도형을 정의하는 윤곽선을 사용 평평한 다각형의 그물 형태로 표면을 만듦. 빠른 렌더링을 위해 삼각형을 사용(게임의 경우) 3차원 표면은 Bézier 곡선으로 일반화 할 수 있 음. 경로를 따라 2차원을 절단하여 객체를 만들 수 도 있음. 사출(Extrusion) 과 래싱(lathing) 멀티미디어시스템 2014-1학기

16 절차적(Procedural) 모델링 객체를 구성하기 위한 알고리즘을 이용하여 객체를 정의함. 프렉탈(Fractal)
객체를 구성하기 위한 알고리즘을 이용하여 객체를 정의함. 프렉탈(Fractal) 모든 레벨에서 같은 구조가 반복적으로 나타남. 산, 구름, 눈, 등의 모델 메타볼(Metaball) 구 주변의 전기장과 같은 상호작용은 부드러운 윤곽을 만 듦. 부드러운 객체들의 모델링에 이용. 입자 시스템(Particle system) - 비, 분수, 불꽃 등 멀티미디어시스템 2014-1학기

17 3-D 렌더링 와이어 프레임(Wire frame) 은닉 표면 제거(Hidden surface removal)
3차원 모델의 단순한 수학적인 투영. 미리 보기에 유용함. 은닉 표면 제거(Hidden surface removal) 단순하지 않음, 이해하기 쉬움. 표면에 임의의 색을 적용, 와이어 프레임에서 생기는 모호 함을 없앰. 멀티미디어시스템 2014-1학기

18 그림자(Shading) 알고리즘 다각형 사이의 불연속성을 없애기 위해, 다각형 사이 의 색깔을 정교하게 보간함.
구로(Gouraud)와 퐁(Phong)의 알고리즘 퐁의 알고리즘은 객체 표면의 반사되는 빛도 고려함. 객체들 사이의 상호작용도 고려함. 멀티미디어시스템 2014-1학기