E K S A M E N S O P P G A V E

Transkript

1 HØGSKOLEN I AGDER Fakultet for teknologi E K S A M E N S O P P G A V E EMNE: FAGLÆRER: DAT 2 Grafisk Databehandling Morgan Konnestad Klasse(r): 2DTM, 2DT, 2 Siving, DT Dato: Eksamenstid, fra-til: Eksamensoppgaven består av følgende Antall sider: 8 inkl. forside Antall oppgaver: 6 Antall vedlegg: Tillatte hjelpemidler er: Ingen KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

2 OPPGAVE. (2%) NB: Du får +poeng for riktig svar, -poeng for feil svar. (Skriv besvarelsen inn på eget ark sammen med resten av besvarelsen.) Angi om du er enig(ja) eller uenig(nei) i følgende utsagn: a) Klassebiblioteket Swing er et maskinavhengig GUI som gir forskjellig utseende på brukerinterfacet på forskjellige maskinplattformer (som for eksempel på PC, MAC og Linu). b) I Java brukes adapterobjekter (for eksempel MouseAdapter) for at programmereren skal slippe å skrive de metodene som ikke skal ha innhold. c) Separasjon av brukergrensesnitt og applikasjonskode er hensiktsmessig dersom vi vil ha samme kommando tilgjengelig på flere måter (for eksempel fra nedtrekksmenyer, trykknapper og tastatur). d) Applikasjonsprogrammet må bortsett fra i male- og bildeprosesseringsapplikasjoner opprettholde en modell over det som skal vises. e) Raster Scan (Pikselbaserte) skjermer baserer seg på en displayprosessor som tolker en displayfil med kommandoer og sender til utenheten. f) Ved bruk av Cohen Sutherland sin linjeklippingsalgoritme benyttes en - bits kode for å sortere endepunktene til linjene. g) Bresenhams linjealgoritme tegner rettere linjer enn DDA algoritmen. h) Nonzero Winding number er en algoritme som kan anvendes for lyssetting av transparente objekter. i) Scanlinje-algoritmen for fylling av polygoner benytter oddeparitetsregelen ved fylling av et polygon. j) Antialiasing er en teknikk som benyttes for å bergene diffus lysrefleksjon i en scene. k) De tre basistransformasjonene er translasjon, rotasjon og skalering. l) En av de store fordelene med NURBS (Non Uniform Rational B-Spline) er at kurven er invariant ovenfor perspektiviske transformasjoner. Ja Nei 2

3 OPPGAVE 2. TRANSFORMASJONER OG PROJEKSJONER ( 8%) a). Lag et objekt fire ganger så stort. 2. Transler et objekt enheter langs -aksen. 3. Roter et objekt 9 grader om -aksen. b) Ved å utnytte spesiell ortogonal kan transformasjonsmatrisa som roterer kuben slik at den faller sammen med koordinatsystemet som indikert i oppgaven settes opp direkte. Først translerer vi kuben til origo med translasjonen: 3 2 Deretter roterer vi kuben(utnytter spesiell ortogonal): c) Med en trepunkts perspektivisk projeksjon forstår vi en projeksjon der projeksjonsplanet skjærer samtlige 3 hovedakser. I projeksjonen kan vi observere at samtlige linjer parallelle til henholdsvis hver sin hovedakse etter projeksjon vil ha et forsvinningspunkt (trepunkts projeksjon svarer til 3 forsvinningspunkter) 3

4 d) Den perspektiviske projeksjonen av punktet (2,,) ned i -y-planet når projeksjonspunktet er i (,,-6) blir: = p. 2+(-p). = 2p y = p. +(-p). = p z = p. +(-p). (-6) = p -6 Da z = i projeksjonplanet finner vi at p=6/=3/5 Da har vi at projeksjonspunktet er: (2,2,) OPPGAVE 3. SOLIDER OG KURVER (2%) a) Med en Boundary -representasjon av 3D objekter forstår vi et volum begrenset av flater. Det kan være plane polugoner eller fri-form flater. Et par andre eksempler på representasjonsformer er Octrees og CSG. b) Et Binary Space-Partitioning Tree bygges opp ved å ta utgangspunkt i et vilkårlig plan i objektet og la dette dele objektet i en innside og en utside. Dette gjentas rekursivt for samtlige flater i objekter på hver sin side av den utvalgte flaten. Samtlige noder der man har endt opp på innsiden vil da angi et volumelement av hele objektet. Ved å se på den første flaten og fortelle om vi er på innsiden eller utsiden kan man avgjøre hvilke flater som skal tegnes først. Ved å gjenta dette rekursivt for hele treet har man gjennomført fjerning av skjulte flater. c) Naturlige kubiske splines som har C, C og C 2 kontinuitet brukes ikke i noen særlig grad ved modellering da de ikke har lokal kontroll. Det vil si hele kurven/flaten må regnes ut på nytt dersom et kontrollpunkt endrer posisjon. d) Hermite kurvesegment er definert av vektoren [p k, p k+, Dp k, Dp k+ ] -. De to første angir start- og sluttpunkt. De to andre angir de retningsderivert i start og slutt av kurven. For at vi skal ha C kontinuitet må de to kurvesegmentene ha derivert med samme retning i skjøten. e) Hermite-kurver interpolerer start- og sluttpunkt, og er lettere, og mer intuitive å manipulere enn uniforme B- splines. Dette er grunnen til at de så ofte brukes i interaktive grafiske programmer fremfor uniforme B- Splines?

5 OPPGAVE. FJERNING AV SKJULTE FLATER, LYSSETTING OG FARGER (2%) a) Dybdesorteringsalgoritmen sorterer samtlige flater og maler ut den bakerste flaten først, deretter den nestbakerste. Hastigheten til algoritmen er avhengig av antall flater. Den er ikke lineær slik som z-buffer algortimen og vil derfor bruke mer enn dobbelt så lang tid når antall flater fordobles. b) Z-buffer algoritmen er i tillegg til å være en effektiv algoritme også implementert i hardware på en rekke grafikkort og er derfor en mye brukt algoritme. c) Teoretisk lysintensitet for en punktkilde avtar med over avstanden i andre (/dl 2 ). Da en lyspære ikke er en punktkilde, men har en utstrekning, så gir ikke denne formelen gode resultater direkte men må modifiseres. d) Diffus refleksjon er lik refleksjon av lys i alle retninger og opptrer typisk på matte materialer (for eksempel kritt). Spekular refleksjon er refleksjon av lys speilt om normalvektoren og opptrer typisk for blanke materialer (for eksempel polert metall) e) Ray-tracing sender inn en stråle for hver piksel inn i vår virtuelle verden. Treffer et objekt og ser på lyspåvirkningen i dette punktet samt aventuelle refleksjoner i dette punktet. Er materialet gjennomsiktig blir det også definert en refraksjonsretning. Dette fortsetter til et visst nivå før samtlige bidrag summeres.. f) Blanding av farger på skjerm og papir er to fundamentalt forskjellige prosesser. Den ene er additiv blanding mens den andre er subtraksjon blanding. Derfor brukes RGB som fargemodell ved gjengivelse av farger på skjerm mens CMY (komplementærfargene til RGB) benyttes ved gjengivelse av farger på papir? OPPGAVE 5. 3D-Studio (%) Vi skal modellere deler av en hestehenger som vist i figuren under: a) For å generere taket til hestehengeren ville jeg brukt en lofting der jeg bruker forskjellige tverrsnitt av taket langs loftingen. Hjulet ville jeg generert som et omdreiningslegeme og trukket fra sylindere i for å lage hull i hjulet. b) Dekkmønstre kan enten fysisk genereres ved lage forsenkninger i dekket eller man kan lime et bilde av mønsteret på dekket. Den ene gir et bedre nærbilde mens den andre teknikken gir bedre hastighet. OPPGAVE 6. Java 3D (2%) 5

6 Ta utgangspunkt i modellen vist i oppgave 5. Hengeren er sammensatt av følgende forenklede objekter:. Kasse (Inkluderer kasse med tilbehør som brems og håndbrems, feste til henger ) 2. Hjul foran (som kan rotere) 3. Festeanordning (for hjul foran som kan rotere med hjulet om den vertikale aksen). Hjul (Fire like hjul som bærer vekten av hengeren) Hjulet foran skal kunne rotere om to akser slik at vognen kan svinge mens de øvrige hjulene kun kan rotere om en akse. Tegn opp den scenegrafen (tre-hierarkiet /DAG Directed Acyclic Graph) som representer hengeren med innlagte muligheter for rotasjon av hjulene. Alle bevegelser skal være styrt av -objekter. Angi plassering av origo og akseretninger i forhold til hengeren gjerne i en skisse. BG Hestehenger RotY Flytt Flytt 2 Flytt 3 Flytt Flytt hjul på plass Kasse med tilbehør Hjul Hjul 2 Hjul 3 Hjul Hjul Innfestning foran Hjul Foran 6