EKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING FREDAG 10. DESEMBER 2010 KL LØSNINGSFORSLAG

Like dokumenter
EKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING LØRDAG 18. DESEMBER 2004 KL Løsningsforslag

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING TIRSDAG 9. AUGUST 2005 KL LØSNINGSFORSLAG

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING MANDAG 15. AUGUST 2011 KL LØSNINGSFORSLAG

EKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING MANDAG 12. DESEMBER 2011 KL LØSNINGSFORSLAG

EKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING TIRSDAG 18. DESEMBER 2007 KL LØSNINGSFORSLAG

d. Utviklingssteg for å utforme animasjonssekvenser:

EKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING TORSDAG 14. DESEMBER 2006 KL LØSNINGSFORSLAG

LØSNINGSFORSLAG. Universitetet i Agder Fakultet for Teknologi og realfag. Dato: 03. desember 2009 Varighet: Antall sider inkl.

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING MANDAG 7. AUGUST 2006 KL LØSNINGSFORSLAG

EKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING LØRDAG 10. DESEMBER 2005 KL

Universitetet i Agder Fakultet for teknologi og realfag LØSNINGSFORSLAG. Dato: 11. desember 2008 Varighet: Antall sider inkl.

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

LØSNINGSANTYDNING EKSAMEN

TDT4195 Bildeteknikk

LØSNINGSANTYDNING. HØGSKOLEN I AGDER Fakultet for teknologi. DAT 200 Grafisk Databehandling. Ingen. Klasse(r): 2DTM, 2DT, 2 Siving, DT

Computer Graphics with OpenGL

Løsningsforslag eksamen STE 6038 Geometrisk modellering 9/8 1995

Kurs. Kapittel 2. Bokmål

EKSAMEN I EMNE TDT4195 BILDETEKNIKK TORSDAG 9. JUNI 2011 KL

UNIVERSITETET I OSLO

RF5100 Lineær algebra Leksjon 10

a. Hva er de inverse transformasjonene avfølgende tre transformasjoner T, R og S: θ θ sin( ) cos( ) Fasit: 1 s x cos( θ) sin( θ) 0 0 y y z

Forelesningsnotater SIF8039/ Grafisk databehandling

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING TIRSDAG 7. AUGUST 2007 KL LØSNINGSFORSLAG

Eksamen i FO929A Matematikk Underveiseksamen Dato 9. desember 2008 Tidspunkt Antall oppgaver 6. Tillatte hjelpemidler Godkjent kalkulator

Tegning av tredimensjonale figurer parallell sentral perspektiv Parallell-projeksjoner grunnlinje horisontalprojeksjon vertikalprojeksjon

UNIVERSITETET I OSLO

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for ingeniørutdanning

E K S A M E N. Universitetet i Agder Fakultet for fakultet for Teknologi og realfag. Grafisk Databehandling

FORSØK I OPTIKK. Forsøk 1: Bestemmelse av brytningsindeks

Interaksjon mellom farger, lys og materialer

Løsningsforslag til øving 9

EKSAMEN I FAG SIF8052 VISUALISERING MANDAG 21. MAI 2001 KL LØSNINGSFORSLAG

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Teksturering. Mer om Grafisk Databehandling. Et annet eksempel. Eksempel

INF-MAT5370. Trianguleringer i planet (Preliminaries)

To geometriske algoritmer, kap. 8.6

Eksamen i Geometrisk Modellering

UNIVERSITETET I OSLO

kap. 8.6 Computational Geometry Hovedkapittelet (kap. 8) dreier seg generelt om devide-and-conquer eller splitt og hersk :

UNIVERSITETET I OSLO. Dette er et løsningsforslag

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Geometri Mona Røsseland Nasjonalt senter for matematikk i Opplæringen Leder i LAMIS Lærebokforfatter, MULTI Geometri i skolen Geometri etter 4.

Eksamen i Geometrisk Modellering

Løsningsforslag nr.1 - GEF2200

TDT4225 Lagring og behandling av store datamengder

Linjegeometri. Kristian Ranestad. 3. Januar 2006

1. En tynn stav med lengde L har uniform ladning λ per lengdeenhet. Hvor mye ladning dq er det på en liten lengde dx av staven?

GeoGebraøvelser i geometri

Midtveiseksamen Løsningsforslag

TMA4100 Matematikk1 Høst 2008

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNE TDT4195 BILDETEKNIKK ONSDAG 3. JUNI 2009 KL

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

INNHOLD SAMMENDRAG GEOMETRI

GeoGebra for Sinus 2T

Løsningsforslag Eksamen 1MY - VG mai 2007

Eksamen MA-104 Geometri, 22. mai 2006

EKSAMEN I EMNE TDT4195/SIF8043 BILDETEKNIKK ONSDAG 19. MAI 2004 KL

Eksamen AA6524 Matematikk 3MX Elevar/Elever AA6526 Matematikk 3MX Privatistar/Privatister. Nynorsk/Bokmål

1 Introduksjon GeoGebra 2 Speiling, rotasjon og parallellforskyvning 3 Perspektivtegning 4 Symmetriakser

Eksamen MAT1013 Matematikk 1T Va ren 2014

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen R2, Høsten 2015, løsning

Fargebilder. Lars Vidar Magnusson. March 12, 2018

Plangeometri Romgeometri Høyere dimensjoner. Vinkler. Arne B. Sletsjøe. Universitetet i Oslo. Faglig-pedagogisk dag, 1.

Statistikk for språk- og musikkvitere 1

2D Transformasjoner (s. 51 i VTK boken) Translasjon. Del 2 Grafisk databehandling forts. Rotasjon. Skalering. y x = x + d x, y = y + d y.

R2 eksamen høsten 2017 løsningsforslag

Løsningsforslag til ukeoppgave 13

INF 1040 høsten 2008: Oppgavesett 11 Farger (kapittel 15)

Oppgaver MAT2500 høst 2011

MATEMATIKK FOR REALFAG PROGRAMFAG I STUDIESPESIALISERENDE UTDANNINGSPROGRAM

EKSAMEN I 3MX-R2 (3MZ-S2), SPØRREUNDERSØKELSE AUGUST 2014

Skalar-til-farge korrespondanse. Del 5 Visualisering av skalarfelt. Regnbue-skalaen

Karakterer. Kapittel Homomorfier av grupper. 8.2 Representasjoner

DEL 1. Uten hjelpemidler. er a2 4 og a5 13. a) Bestem den generelle løsningen av differensiallikningen.

Eksempeloppgåve/ Eksempeloppgave Desember 2007

Oppgavesett. Kapittel Oppgavesett 1

R2 eksamen våren 2017 løsningsforslag

Familiematematikk MATTEPAKKE 6. Trinn

Innlevering FO929A - Matematikk forkurs HIOA Obligatorisk innlevering 3 Innleveringsfrist Fredag 14. november 2014 kl. 14 Antall oppgaver: 13

4 Matriser TMA4110 høsten 2018

Analytisk geometri med dynamiske geometriverktøy

Først litt repetisjon

MAT 1110: Obligatorisk oppgave 1, V-07: Løsningsforslag

Forelesningsnotater SIF8039/ Grafisk databehandling

Trianguleringer i planet.

Innlevering i FORK Matematikk forkurs OsloMet Obligatorisk innlevering 3 Innleveringsfrist Onsdag 14.november 2018 kl. 10:30 Antall oppgaver: 13

TMA4105 Matematikk 2 vår 2013

UNIVERSITETET I OSLO

Delprøve 1. 1) Finn eventuelle topp-, bunn- og terrassepunkter på grafen til g. 2) Finn eventuelle vendepunkter på grafen til g. Tegn grafen.

R2 eksamen våren 2018 løsningsforslag

Visualiseringsdelen - Oppsummering

Kurshefte GeoGebra. Barnetrinnet

3D modul for syntetisk kalkulator

Geogebra er viktig i dette kapitlet, samt passer, linjal, blyant og viskelær! Tommy og Tigern:

Snu rundt. Snu rundt og gjenta stegene 1-6.

Niels Henrik Abels matematikkonkurranse Løsninger

Transkript:

Side 1 av 11 EKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING FREDAG 10. DESEMBER 2010 KL. 09.00 13.00 LØSNINGSFORSLAG OPPGAVE 1 Kubiske Bézier-kurver og flater a) Sammenhengen mellom vektoren av blandefunksjoner Bu ( ) Bu ( ) T u 3u 3u1 3u 6u 3u 3u 3u 3 u og basismatrisen M er gitt ved relasjonen: Bu ( ) U M der U er parametervektoren: U u u u 1 Dette gir basismatrisen: M 1 3 3 1 3 6 3 0 3 3 0 0 1 0 0 0

Side 2 av 11 b) Den geometriske konsekvensen av at konvekst skallegenskapen er oppfylt, er at kurvesegmentet i sin helhet ligger inne i skallet. Det samme gjelder for en følge av kurvesegmenter som i sin helhet vil ligge inne i skallet spent ut av samtlige kontrollpunkt. For at konvekst skallegenskapen skal være oppfylt, kreves at: 1. Summen av blandefunksjonene er 1 uavhengig av parameteren u. 2. Ingen av blandefunksjonene skal gi negativ verdi i parameterintervallet for kurvesegmentet. Vi har: B ( u) B ( u) B ( u) B ( u) 0 1 2 3 u 3u 3u1 3u 6u 3u 3u 3u 3 u 1 Det første kravet er altså oppfylt. Av: B ( u) (1 u) 0 B ( u) 3 u(1 u) 1 B u u u 2 2( ) 3 (1 ) B ( u) u 3 3 3 2 ser vi at også at hver av blandefunksjonene er ikke-negative i hele parameterintervallet u 01. Vilkårene for konvekst skallegenskapen er altså oppfylt.

Side 3 av 11 c) Et punkt på en Bézier-kurve kan fastlegges ved hjelp av Casteljau-konstruksjon: Linjestykkene mellom kontrollpunktene deles i samme forhold (eventuelt gitt av verdien av parameteren u). Linjestykkene mellom delingspunktene deles i samme forhold. For en kubisk Bézierkurve vil delingspunktet på linjen mellom de to sist bestemte punktene være et punkt på kurven. d) For et kubisk kurvesegment har en fire frihetsgrader som kan brukes til å forme kurven. For Bézierkurven brukes to av disse som endepunkter for kurvesegmentet. Dersom vi tenker oss at vi bruker de to resterende frihetsgradene til sikre C 2 -kontinuitet i det ene endepunktet ved å bestemme den parametrisk førstederiverte og den parametrisk andrederiverte, ville vi ikke ha noe igjen til å forme kurven ved det andre endepunktet. Derfor kan vi i skjøten mellom to Bézier-kurvesegmenter maksimalt sikre C 1 som parametrisk kontinuitet. e) Et uttrykk for en kubisk biparametrisk Bézier-flatelapp er: T Quv (, ) UMPM V der U og V er parametervektorene: T U u u u V v v v 1 1 P er matrisen av kontrollpunkt: p p p p p p p p P p p p p p p p p og M basismatrisen. 00 01 02 03 10 11 12 13 20 21 22 23 30 31 32 33

Side 4 av 11 OPPGAVE 2 Strålesporingsmodellen a) Strålesporingsmodellens ide er å finne opprinnelsen til en stråle fra scenen som etter å ha passert gjennom en piksel, treffer øyet. Fargen til dette objektpunktet beregnes ved bruk av Phongs refleksjonsmodell. Men omgivelsene gir også bidrag til denne fargen. Derfor reflekteres den opprinnelige strålen videre inn i scenen. Fargen til det nye objektpunktet, som igjen beregnes ved bruk av Phongs refleksjonsmodell, blir reflektert tilbake. Denne prosessen gjentas rekursivt inntil et stoppekriterium er oppfylt. Dette kan modelleres med tillegget ksir ktit i Phongs refleksjonsmodell: Si I k ( ) ( ) 2 dii d li n k sii s hi n k aii a i a bdi cd i k I k I k I s r t t a a I r er intensiteten av lyset reflektert inn på objektpunkt og I t intensiteten av transmittert lys i tilfelle at objektet er transparent. k s og k t er henholdsvis refleksjons- og transmisjonskoeffisienter. Modellen tar bare hensyn til refleksjon i flater som har en grad av glans. Diffus spredning av lys mellom matte flater blir ikke tatt hensyn til. b) En lysbuffer realiseres ved å legge en akseorientert kube rundt en lyskilde med lyskilden midt i kuben. Kubens sideflater deles inn i et regulert mønster av kvadratiske ruter. Polygonene i scenen projiseres inn på kuben. For hver kvadratisk rute holdes en liste av overlappende polygoner. Hensikten med lysbufferen er å effektivisere behandlingen av skyggestråler ved å avgrense antall polygoner som må undersøkes for treff. For hver rute holdes listen av overlappende polygoner sortert etter økende avstand fra lyskilden. Når en skyggestråle skytes fra et objektpunkt mot lyskilden, finner en ruten som strålen treffer. Treff med polygonene undersøkes inntil en konstaterer skjæring eller inntil resten av polygonene ligger bak objektpunktet. Dersom skjæring er konstatert, ligger objektpunktet i skyggen av vedkommende lyskilde. c) Ved topass strålesporing oppnår en å få tatt hensyn til at speilende flater reflekterer lyset fra lyskilder ut over omgivelsene. En oppnår også å få bildet av lyskilder ( caustics ) slik det blir etter at lyset har gått gjennom brytende transparente legemer (for eksempel linser). Metoden består i: Pass 1: Lyskildene skyter stråler mot speilende flater og mot transparente objekter Lyskart dannes på diffust spredende flater Pass 2: Normal strålesporing gjennomføres Legger til informasjonen fra lyskartet

Side 5 av 11 d) Distribuert strålesporing gir økt realisme ved: Ikke perfekte refleksjoner Ikke perfekt transmisjon Begrenset dybdeskarphet Bevegelsesuskarphet Som tilleggsgevinst får en: Antialiasing Halvskygger Metoden er: Deler inn pikselen i 4x4 ruter Skyter en stråle på tilfeldig plass i hver rute Hver stråle merkes Merket avgjør: Hvor strålen går gjennom linsa Hvordan strålen passerer gjennom refleksjons- og transmisjonslobene

Side 6 av 11 Strålens merke avgjør tabelloppslaget for refleksjonslobene. Tilsvarende gjelder for transmisjonslobene og for linsa. OPPGAVE 3 Fargemodeller Figur 1 Figur 2

Side 7 av 11 a) Vi beregner de tre fargekoordinatene X, Y og Z ved hjelp av den målte spektrale fordelingen I( ) slik: X k I( ) f d Y k I( ) f d Z k I( ) f d y z x Integrasjonen utføres numerisk ved hjelp av de tabulerte funksjonene for de tre standard CIE primærfargene: Koordinatene X, Y og Z er entydige uttrykk for den målte fargen. (Likevel er det slik at flere spektrale fordelinger I( ) kan gi samme koordinatverdier.) b) Mengden av alle mulige farger representeres av et volum spent ut av koordinatene X, Y og Z i et kartesisk koordinatsystem: Volumet defineres av en romkurve som kommer i stand ved å plotte samhørende verdier av f x, f y og f z for varierende bølgelengder. Kurven lukkes med purpurlinjen. Volumet dannes ved å sveipe og samtidig skalere kurven langs direktriser gjennom origo. Planet X Y Z 1 skjærer volumet. Projeksjonen av snittet inn i planet Z 0 er kjent som CIE kromasitetsdiagram. Koordinatene i kromasitetsdiagrammet er normaliserte X og Y koordinater: X x X Y Z Y y X Y Z

Side 8 av 11 c) Svarene er: En mulig posisjon for hvitt er det punktet i kromasitetsdiagrammet som er merket C. Det er slik at hvitt defineres på forskjellige måter med referanse til forskjellige standard lyskilder. De forskjellige hvitverdiene ligger i nærheten av punktet C. Om en trekker en rett linje gjennom punktet som velges som hvitt og et annet punkt i kromasitetsdiagrammet som svarer til en bestemt farge, er komplementærfargen den fargen som ligger på den samme linjen på motsatt side av hvitt og som er slik at de to fargene blandes til hvitt. De to fargene ligger i samme relative avstand fra diagrammets kant i forhold til hvitt.

Side 9 av 11 Vi ser på en spektral fordeling. Dominat bølgelengde er bølgelengden til den spektrallinjen som svarer til det fargeinntrykket som fordelingen gir. En spektral fordeling har fargekoordinater X, Y og Z. De normaliserte kromasitetsverdiene er x og y. Dette er et punkt i kromasitetsdiagrammet. Den dominante bølgelengden er bølgelengden der en linje gjennom punktet for hvitt og punktet ( x, y ) skjærer kromasitetsdiagrammets kantlinje. C s er den dominerende bølgelengden for fargen C 1. C sp er den dominerende bølgelengden for fargen C 2. Fargemetning er et uttrykk for fargens renhet i forhold til den spektrale fargen som representeres på kromasitetsdiagrammets kantlinje. Med referanse til figuren over er fargemetningen for fargene C 1 og C 2 henholdsvis: CC CC og 1 2 s CC C C p

Side 10 av 11 d) Tristimulifargene R, G og B spenner ut en trekant i kromasitetsdiagrammet. Denne trekanten kalles en fargegamut. De fargene som kan representeres på monitoren, er de fargene som ligger inne i denne trekanten. Tristimulifargene R, G og B vil være noe forskjellige fra monitortype til monitortype og fra fabrikat til fabrikat. Derfor vil ikke fargegamutene helt overlappe. Farger som ikke felles for gamutene, kan ikke transformeres fra den ene til den andre monitoren. OPPGAVE 4 Synlige flater a) Painters algoritme går ut på å sortere polygonene som skal avbildes etter største avstand fra bildeplanet slik den polygonen som ligger bakerst blir tegnet først og de øvrige polygonene blir tegnet over i sortert rekkefølge. Bildelageret er på forhånd fylt med bakgrunnsfarge. I noen, ikke helt uvanlige tilfelle gir dette feil resultat. Nedenstående skisser er eksempler:

Side 11 av 11 b) Overlappsproblemet løses slik: 1. P er den polygonen som for øyeblikket er først i listen over sorterte polygoner 2. Før P eventuelt kan tegnes, må den testes mot hver av de øvrige polygonene som følger etter i listen 3. For polygon Q avbrytes testen så snart det kan svares ja på ett av de følgende spørsmålene: a. Er det fritt for overlapp av koordinater i z-retningen? b. Er det fritt for overlapp av koordinater i x-retningen? c. Er det fritt for overlapp av koordinater i y-retningen? d. Er P i sin helhet bak det planet som inneholder Q? Se figur 1. e. Er Q i sin helhet foran det planet som inneholder P? Se figur 2 f. Er projeksjonene av P og Q uten overlapp med hverandre? 4. Dersom ett av spørsmålene i punkt 3 ble besvart med ja, beholder P og Q sine relative posisjoner og P testes mot neste polygon i listen ved å starte på punkt 3 igjen. 5. Dersom ingen av spørsmålene i punkt 3 ble besvart med ja, kan det hende at P helt eller delvis blokkerer Q. Derfor stilles følgende to spørsmål. Dersom svaret på ett av dem er ja, sette Q inn som den første polygonen i listene over gjenværende polygon og ny testing startes med punkt 2 a. Er Q i sin helhet bak planet som inneholder P? Se figur 3. b. Er P i sin helhet foran det planet som inneholder Q? Se figur 4. 6. Dersom overlappsproblemet fortsatt ikke er løst, må en av polygonene splittes i mindre deler og testen fortsettes med de nye polygonene på rett plass i den sorterte listen. P er i sin helhet bak planet som Q ligger i Q ligger i sin helhet foran planet som inneholder P Q P Q P z Figur 1 x z Figur 2 x Q er i sin helhet bak planet som inneholder P P er i sin helhet foran planet som inneholder Q P Q P Q z Figur 3 x z Figur 4 x