[23-1 컴퓨터그래픽스 정리] Overview

본 글은 국민대학교 김준호 교수님의 "컴퓨터 그래픽스" 강의자료 정리 목적으로 만들었습니다.
글 자료의 모든 권한은 김준호 교수님께 있습니다.

Image Formation

element of Image Formation

실제 세계에서

Viewer(or camera)

• 눈, 카메라

  Objects

• 실제 사물

  Light source

• 해, 조명 등

  Attributes

• 빛과 재료들의 상호작용을 통제

컴퓨터에서

Viewer(or camera)

• Synthetic camera

  Objects

• Synthetic object

  Light source

• Synthetic light

  Attributes

• Material, surface normal(표면을 바라보는 방향) for reflection model

sythetic하게 하기때문에 직접 코딩을 해야한다.

objects

• real
  • modeling by physical materials
• computer Graphics
  • polygon is specified by a set of vertices
  • 형상을 다각형으로 표현

Viewer

• real
  • Passive rendering with visual system
  • Perspective (원근법)
    • 카메라는 좁은데 한 점으로 투사하듯이 봄
    • 빛이 직진할때 눈(점)에 들어오는 각도가 달라서 원근법이생긴다
• computer Graphics
  • Active/passive rendering from visual system "Algorithms"
  • Perspective or Orthographic
    • Orthographic : 멀리있어도 가까이서도 똑같이 그리자

Light

• real
  • Various types of light
• computer Graphics
  • Simple types of lights
    • Point light : 점을 중심으로 빛이 퍼짐
    • Directional light : 빛이 특정방향으로만(평행하게)들어온다 Ex) 태양광
    • Spot light

Attributes

• real
  • Physical material, surface normal, textures, etc
• computer Graphics
  • synthetic material, surface noraml, textures, etc

Overview of Rendering Pipeline

pipeline architecture

this is everything for interacive computer graphics!

mechanism : a state machine

All information for image formations should be specified

네모 박스 안 : 물리적인 컴퓨터안의 그래픽카드

하드웨어적으로 돌아가는 메커니즘은 쉐이더로 짜더라도 처리순서가 정해져있음.

vertex processor, fragment processor는 코딩가능

박스 4개의 순서는 바꿀 수 없음.

Vertices

input of rendering pipeline

• A set of vertices : vertex positions/ normals/ texcoords
• primitive type : triangles, quads, lines, etc
• 입력의 대부분은 Polygon들의 정보를 준다.

Vertex processor

Converting object representation from one cordinate system to another

• Object coordinates -> Camera coordinates ->Screen coordinates
• 카메라 기준에 따라 점들을 다시 계산

Clipper and primitive assembler

• Primitive assembly : a set of vertices -> a set of primitives
  • primitive assembler : 점들을 모아 면, 선을 만듦
• Clipping primitives, when some portions are out of the screen
  • clipper = 화면밖에 있는 안보이는 곳들은 계산을 안함.

Rasterization

• Rasterizer produces a set of fragments for each primitive
  • Fragments : 'potential pixels'
• Vertex attributes are interpolated over primitives
• 차지하는 곳을 픽셀화 시켜서 차지하는 곳을 계산한다.

Fragment processing

• Fragments are processed to determine the color of the corresponding pixel in the frame buffer
• Colors can be determined by texture mapping or interpolation of vertex colors
• Fragments may be blocked by other fragments coloser to the camera
  • hidden-surface removal with z-buffer algorithm

Programmable Rendering Pipeline

Function units in rendering pipeline can be programmed with shader language

• we can programming the functionality of rendering pipeline units

처음부터 데이터를 많이 제공하지 않고 gpu를 통해 데이터를 늘리는 이유

=> 데이터 전달이 엄청 비싼 부분이다(PCI express 등). 일초에 엄청나게 많은 데이터를 전달해야 하기 때문에 데이터를 조금만 주고 gpu에서 계산하는 것이 훨씬 경제적이다.