Bài giảng Đồ họa máy tính - Chương 1: Giớ thiệu - Nguyễn Đức Cường

Đồ họa Máy tính
Giảng viên: TS. Nguyễn Đức Cường
KS. Nguyễn Thanh Tùng
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 2
Tài liệu tham khảo
• Tập slides
• Sách:
– Computer Graphics, F. S. Hill, Macmillan Publishing 
Company, 1990.
– Fundamentals of Computer Graphics, P. Shirley, A K 
Peters, Natick, Massachusetts, 2002.
• Thực tập 5 buổi
• Tỉ lệ điểm: kiểm tra giữa 30%, cuối kỳ 70%
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 3
Chương trình
Tuần 1 Chương 1 Tuần 9 Lab 3
Tuần 2 Chương 2 Tuần 10 Chương 6
Tuần 3 Lab 1 Tuần 11 Chương 7
Tuần 4 Chương 3 Tuần 12 Lab 4
Tuần 5 Chương 4 Tuần 13 Chương 8
Tuần 6 Lab 2 Tuần 14 Chương 9 + ơn tập
Tuần 7 Chương 5 Tuần 15 Lab 5
Tuần 8 Kiểm tra Thi cuối kỳ
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 4
Nội dung
Chương 1 – Giới thiệu
Chương 2 – Một số khái niệm cơ bản
Chương 3 – Vector trong đồ họa
Chương 4 – Các giải thuật trong đồ họa 2 chiều
Chương 5 – Các kỹ thuật vẽ đệ qui và hoa văn
Chương 6 – Giới thiệu đồ họa 3 chiều
Chương 7 – Các giải thuật trên đồ họa 3 chiều
Chương 8 – Các phép biến đổi hình
Chương 9 – Các giải thuật nâng cao
Chương 1 – Giới thiệu
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 6
Đồ họa máy tính (ĐHMT) là gì?
• ĐHMT cung cấp tập các cơng cụ để xây 
dựng hình ảnh và tương tác với chúng.
• Bao gồm cả phần cứng và phần mềm
• Cho phép người lập trình thể hiện sinh động 
và hình tượng các dữ liệu
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 7
Phần cứng đồ họa
• Card đồ họa:
– Cầu nối giao tiếp giữa bản mạch chủ và thiết bị hiển thị
– Bao gồm bộ nhớ đệm cho 1 khung hiển thị (frame 
buffer)
• Thiết bị hiển thị: 
– Màn hình (monitor)
– Plotter
• Thiết bị nhập:
– Head, glove, positioning devices
– Camera
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 8
Kiến trúc của 1 hệ thống đồ họa raster đơn giản
• Các thơng tin cần hiển thị sẽ được ghi lên bộ nhớ đệm của 
graphic card
• Monitor cập nhật thơng tin hiển thị theo 1 chu kỳ thời gian 
(tần số quét)
I/O devices
System 
memoryCPU
System bus
I/O devices
Display
processo
r 
memory
Video 
controller Monitor
Frame 
buffer
Display processor
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 9
Ví dụ của cơ chế hiển thị
• Frame buffer với 1 bit cho mỗi điểm ảnh 
(pixel) trên màn hình hiển thị
Frame buffer
Màn hình
Video controller
System bus
0 1 1 
0
0 0 1 
00 0 1 
0
0 0 1 
0
• Số bit cho mỗi điểm ảnh: 8, 16, 24, 32
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 10
Card đồ họa
• Card đồ họa rời
– Cĩ bộ xử lý (Graphic Processing Unit – GPU) và bộ 
nhớ riêng biệt
– Kiến trúc và bus khác với mạch chủ
– Truy xuất bộ đệm cần cĩ cơ chế đồng bộ với bus của 
mạch chủ
– Cĩ thể truy xuất bởi DMA và tăng tốc bởi kỹ thuật 
AGP nên hiệu quả hơn
• Card trên bản mạch chủ (onboard graphics card)
– Sử dụng một phần bộ nhớ chính làm bộ đệm
– Hiệu quả thấp
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 11
Giao tiếp giữa hệ điều hành 
với card đồ họa
• Device driver: một tập các routines để liên 
lạc và điều khiển phần cứng
• Mục đích:
– Giảm việc phụ thuộc và tăng tính độc lập với 
thiết bị
• Tạo API thống nhất cho việc giao tiếp với các loại 
thiết bị khác nhau
• Bao bọc phần làm việc với phần cứng, che bớt chi 
tiết
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 12
Màn hình đồ họa
• CRT (Cathode-Ray Tube)
• LCD (Liquid Crystal Display)
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 13
CRT
• Màn hình dùng đèn
• Giá thành rẻ
súng electron
các tấm hội tụ
lớp phủ phosphor
tia electron
các cuộn dây điều khiển
hướng ngang và đứng
connector
pins
Điều khiển cường độ (số electron) của tia electron
Điều khiển vị trí tia electron chạm lớp phủ phosphor
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 14
Cách hoạt động của CRT
• Điều khiển cường độ của tia eletron
cặp ba các 
chấm 
phosphor
3 súng electron
màn hình
shadow mask
R
G
B
R
B
G
R: red
G: green
B: blue
vàng: R + B
trắng: R + G + B
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 15
LCD
• Màn hình tinh thể lỏng
• Ngày càng thơng dụng tuy giá thành cịn 
cao
• Cấu trúc và cơ chế hoạt động của màn hình 
LCD
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 16
Các ứng dụng của ĐHMT
• Trình bày dữ liệu khoa 
học: hiển thị dịng 
khơng khí xung quanh 
phi thuyền 
(science.gmu.edu)
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 17
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• SuperPaint system: Richard Shoup, Alvy 
Ray Smith (PARC, 1973-79)
• Photoshop
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 18
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Tạo ảnh giống như ảnh thực (photorealistic image)
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 19
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Tạo ảnh giống ảnh thực với hiệu ứng đặc biệt
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 20
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Thiết kế kỹ thuật hỗ trợ bằng máy tính 
(CAD - Computer-Aided Design): 
AutoCad, ProEngineer, PSpice
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 21
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Thiết kế các cơng trình kiến trúc: 
HomeDesigner, DestopArchitecture.
• Tạo và xem các mơ hình xây dựng trên máy 
tính.
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 22
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• Game: WarCraft, SimCity, MUOnline, 
Hugo
• Ví dụ: MultiAnimation trong DirectX 9.0
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 23
Các ứng dụng của ĐHMT (tt.)
• GIS (Geographic Information System): quản lý 
thơng tin dựa trên bản đồ như hệ thống cáp điện, 
viễn thơng, cung cấp nước, cống, 
• www.basao.com.vn: tìm nhà hàng, viện bảo tàng, 
tuyến đường xe bus, trên bản đồ tp. HCM.
• www.multimap.com: tìm nhà trên bản đồ dựa trên 
số nhà hay postcode ở châu Âu, Mỹ, 
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 24
Các chế độ đồ họa
• 2 chiều (2D)
– Đơn giản
– Cung cấp sẵn trong mơi trường sử dụng đồ họa của hệ 
điều hành Windows/Unix
– Thư viện hàm cĩ sẵn trong các ngơn ngữ lập trình 
thơng dụng
• 3 chiều (3D)
– Phức tạp, chuyên dùng cho các ứng dụng địi hỏi 3D
– 2 bộ thư viện chính:
• Direct3D trên Windows
• OpenGL trên Windows/Unix
Đồ họa MT - Ch01 Khoa CNTT - ĐH BK Tp.HCM 25
Tĩm tắt
• Nội dung của mơn ĐHMT
• Mục tiêu và ứng dụng của ĐHMT
• Kiến trúc phần cứng/phần mềm đồ họa trên 
máy tính cá nhân
• Các chế độ đồ họa