Giáo trình Kỹ thuật đồ họa - Trịnh Thị Vân Anh

vuông góc của nó trên mặt phẳng z=0 (xoy) 
b. Vẽ hình chiếu vuông góc sau khi quay nó xung quanh trục oy một góc Fi=-600 
c. Vẽ hình chiếu Isometric của nó lên mặt phẳng z=0 (xoy) 
Chú ý: Có thể nộp bài theo các phương án sau: 
a. Nộp các câu thành các file *.CPP 
b. Gộp thành một bài, trong bài đó chọn các phương án để chạy các câu của bài thi 
c. Có thể dán các câu (*.CPP) hay một bài lớn dạng menu chọn vào soạn thảo word, rồi 
gửi file đó. 
Phụ lục 2 
 165
Đề bài điều kiện 2 
MÔN: KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ 
Họ và tên: Lớp: 
1. Dùng giải thuật Midpoint viết hàm sinh đoạn thẳng (xét tất cả các trường hợp của hệ số k). 
void Mid_line(int x1, int y1, int x2, int y2, int mau); 
2. Xây dựng thủ tục vẽ hình chữ nhật (trong hệ toạ độ có gốc (0,0) ở giữa màn hình) có các toạ 
độ đỉnh sau: 
A(x1,y1) .. (50,50), B(x2,y2) ... (100,50), C(x3,y3) ...(100,80), D(x4,y4)(80,50) 
3. Quay hình chữ nhật trên một góc alfa quanh điểm có toạ độ: 
S(x4,y4) .......(-40,50), alfa = 450 
4. Chuyển động hình chữ nhật trên (xoá hình cũ khi chuyển động) khi dùng các phím mũi 
tên Å, Æ, Ç, È 
5. Cho hình tứ diện có các toạ độ đỉnh: 
A(x1,y1,z1)....(40,50,10) B(x2,y2,z2) ......(90,80,0) 
C(x3,y3,z3) ....(80,10,90) D(x4,y4,z4) .....(100,50,60) 
a. Vẽ hình chiếu vuông góc của nó trên mặt phẳng z=0 (xoy) 
b. Vẽ hình chiếu vuông góc sau khi quay nó xung quanh trục oy một góc Fi=-600 
c. Vẽ hình chiếu Isometric của nó lên mặt phẳng z=0 (xoy) 
Phụ lục 2 
 166
Đề bài điều kiện 3 
MÔN: KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ 
Họ và tên: Lớp: 
1. Dùng giải thuật Midpoint sinh đường tròn. 
void Mid_circle(int xc, int yc, int r, int mau); 
2. Xây dựng thủ tục vẽ hình 3 đường tròn cắt nhau (trong hệ toạ độ có gốc (0,0) ở giữa màn 
hình). 
3. Quay 3 đường tròn trên một góc alfa quanh điểm có toạ độ: 
S(x4,y4) .......(60,-70), alfa = 300 
4. Chuyển động 3 đường tròn trên (xoá hình cũ khi chuyển động) khi dùng các phím mũi tên Å, 
Æ, Ç, È 
5. Cho hình tứ diện có các toạ độ đỉnh: 
A(x1,y1,z1)....(40,50,10) B(x2,y2,z2) ......(90,80,0) 
C(x3,y3,z3) ....(80,10,90) D(x4,y4,z4) .....(100,50,60) 
a. Vẽ hình chiếu vuông góc của nó trên mặt phẳng z=0 (xoy) 
b. Vẽ hình chiếu vuông góc sau khi quay nó xung quanh trục oy một góc Fi=-600 
c. Vẽ hình chiếu Isometric của nó lên mặt phẳng z=0 (xoy) 
Phụ lục 2 
 167
Đề bài điều kiện 4 
MÔN: KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ 
Họ và tên: Lớp: 
1. Dùng giải thuật Midpoint sinh đường ellipse. 
void Mid_ellip(int xc, int yc, int rx, int ry, int mau); 
2. Xây dựng thủ tục vẽ chữ H (trong hệ toạ độ có gốc (0,0) ở giữa màn hình) 
3. Quay chữ H trên một góc alfa quanh điểm có toạ độ: 
S(x4,y4) .......(120,-60), alfa = 900 
4. Chuyển động chữ H trên (xoá hình cũ khi chuyển động) khi dùng các phím mũi tên Å, Æ, Ç, 
È 
5. Cho hình tứ diện có các toạ độ đỉnh: 
A(x1,y1,z1)....(40,50,10) B(x2,y2,z2) ......(90,80,0) 
C(x3,y3,z3) ....(80,10,90) D(x4,y4,z4) .....(100,50,60) 
a. Vẽ hình chiếu vuông góc của nó trên mặt phẳng z=0 (xoy) 
b. Vẽ hình chiếu vuông góc sau khi quay nó xung quanh trục oy một góc Fi=-600 
c. Vẽ hình chiếu Isometric của nó lên mặt phẳng z=0 (xoy) 
Tài liệu tham khảo 
 168
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] James D.Foley, Andrie van Dam, Steven K.Feiner, Jonhn F. Hughes, Computer 
Graphics Principles and Practice, Addison Wesley, 1994. 
[2] Hoàng Kiếm, Dương Anh Đức, Lê Đình Duy, Vũ Hải Quân. Giáo trình cơ sở Đồ hoạ 
Máy tính, NXB Giáo dục, 2000. 
[3] Lê Tấn Hùng, Huỳnh Quyết Thắng. Kỹ thuật đồ hoạ máy tính, NXB khoa học và kỹ 
thuật, 2002. 
[4] Steven Harrington, Computer Graphics A Programming Approach, McGraw Hill 
International Edition, 1987. 
[5] Gerald Farin, Curves and Surfaces for Computer Aided Geometric Design A Practical 
Guide, Academic Press Inc, 1990. 
Mục lục 
 169
MỤC LỤC 
LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................ 3 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ ...................................................... 4 
1. CÁC KHÁI NIỆM TỔNG QUAN CỦA KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH 
(COMPUTER GRAPHICS)......................................................................................................... 4 
1.1. L ịch sử phát triển.................................................................................................... 4 
1.2. Kỹ thuật đồ họa vi tính. ......................................................................................... 5 
2. CÁC KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ .......................................................................................... 5 
2.1. Kỹ thuật đồ hoạ điểm (Sample based-Graphics) .................................................... 5 
2.2. Kỹ thuật đồ hoạ vector............................................................................................. 6 
2.3. Phân loại của đồ hoạ máy tính................................................................................ 8 
2.4. Các ứng dụng tiêu biểu của kỹ thuật đồ họa............................................................ 9 
2.5. Các chuẩn giao diện của hệ đồ hoạ........................................................................ 11 
3. PHẦN CỨNG ĐỒ HOẠ (GRAPHICS HARDWARE)............................................... 11 
3.1. Các thành phần phần cứng của hệ đồ hoạ tương tác.............................................. 11 
3.2. Máy in.................................................................................................................... 12 
3.3. Màn hình CRT....................................................................................................... 12 
3.4. Màn hình tinh thể lỏng (Liquid Crystal Display – LCD) ...................................... 15 
Tóm tắt chương: ............................................................................................................... 16 
Bài tập:.............................................................................................................................. 16 
Bài tập trắc nghiệm:.......................................................................................................... 17 
CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI THUẬT SINH THỰC THỂ CƠ SỞ............................................ 18 
1. CÁC ĐỐI TƯỢNG ĐỒ HOẠ CƠ SỞ.......................................................................... 18 
1.1. Hệ toạ độ thế giới thực và hệ toạ độ thiết bị.......................................................... 18 
1.2. Điểm và đoạn thẳng............................................................................................... 18 
2. CÁC GIẢI THUẬT XÂY DỰNG THỰC THỂ CƠ SỞ .............................................. 19 
2.1. Giải thuật vẽ đoạn thẳng thông thường ................................................................. 19 
2.2. Thuật toán DDA (Digital Differential Analizer) ................................................... 19 
2.3. Giải thuật Bresenham ............................................................................................ 20 
2.4. Giải thuật trung điểm-Midpoint............................................................................. 22 
2.5. Giải thuật sinh đường tròn (Scan Converting Circles)(Bresenham)...................... 24 
2.7. Giải thuật sinh đường tròn Midpoint ..................................................................... 26 
2.8. Giải thuật sinh đường ellipse ................................................................................ 27 
2.9. Giải thuật sinh ký tự ............................................................................................. 30 
Mục lục 
 170
2.10. Giải thuật sinh đa giác (Polygon) .........................................................................32 
Tóm tắt chương: ................................................................................................................36 
Bài tập: ..............................................................................................................................36 
Bài tập trắc nghiệm:...........................................................................................................37 
CHƯƠNG 3: CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI ĐỒ HOẠ...................................................................41 
1. CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI HÌNH HỌC HAI CHIỀU........................................................41 
1.1. Phép biến đổi Affine (Affine Transformations) .....................................................41 
1.2. Các phép biến đổi đối tượng...................................................................................41 
2. TỌA ĐỘ ĐỒNG NHẤT VÀ CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI .................................................45 
2.1. Toạ độ đồng nhất ....................................................................................................45 
2.2. Phép biến đổi với toạ độ đồng nhất ........................................................................46 
3. CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI HÌNH HỌC BA CHIỀU .........................................................47 
3.1.Biểu diễn điểm trong không gian 3 chiều................................................................47 
3.2. Phép tịnh tiến..........................................................................................................47 
3.3. Phép tỉ lệ .................................................................................................................48 
3.4. Phép biến dạng .......................................................................................................48 
3.5. Phép lấy đối xứng...................................................................................................48 
3.6. Phép quay 3 chiều...................................................................................................49 
Tóm tắt: .............................................................................................................................53 
Bài tập: ..............................................................................................................................54 
Bài tập trắc nghiệm:...........................................................................................................55 
CHƯƠNG 4: CÁC GIẢI THUẬT ĐỒ HOẠ CƠ SỞ ...........................................................59 
1. HỆ TỌA ĐỘ VÀ MÔ HÌNH CHUYỂN ĐỔI...............................................................59 
1.1. Các hệ thống toạ độ trong đồ hoạ ...........................................................................59 
1.2. Phép ánh xạ từ cửa sổ vào cổng xem......................................................................61 
2. CÁC GIẢI THUẬT XÉN TIẢ (CLIPPING) ................................................................62 
2.1. Khái niệm ...............................................................................................................62 
2.2. Clipping điểm .........................................................................................................63 
2.3. Xén tỉa đoạn thẳng..................................................................................................63 
2.4. Giải thuật xén tỉa đa giác (Sutherland Hodgman) ..................................................69 
Tóm tắt chương: ................................................................................................................73 
Bài tập: ..............................................................................................................................74 
Bài tập trắc nghiệm:...........................................................................................................74 
CHƯƠNG 5: PHÉP CHIẾU –PROJECTION.......................................................................79 
1. KHÁI NIỆM CHUNG...................................................................................................79 
1.1.Nguyên lý về 3D (three-Dimension) .......................................................................79 
1.2. Đặc điểm của kỹ thuật đồ hoạ 3D ..........................................................................79 
Mục lục 
 171
1.3.Các phương pháp hiển thị 3D................................................................................. 79 
2.PHÉP CHIẾU ................................................................................................................ 81 
3. PHÉP CHIẾU SONG SONG (Parallel Projections ).................................................... 83 
 3.1.Phép chiếu trựcgiao(Orthographic projection.......................................................... 83 
3.2. Phép chiếu trục luợng (Axonometric) ................................................................... 84 
3.3. Phép chiếu xiên - Oblique ..................................................................................... 87 
4. PHÉP CHIẾU PHỐI CẢNH (Perspective Projection) ................................................. 89 
4.1. Phép chiếu phối cảnh một tâm chiếu ..................................................................... 91 
4.2. Phép chiếu phối cảnh hai tâm chiếu ...................................................................... 91 
4.3. Phép chiếu phối cảnh ba tâm chiếu ....................................................................... 92 
Tóm tắt chương: ............................................................................................................... 93 
Bài tập:.............................................................................................................................. 93 
Bài tập trắc nghiệm:.......................................................................................................... 94 
CHƯƠNG 6: MÀU SẮC TRONG ĐỒ HOẠ ...................................................................... 99 
1. ÁNH SÁNG VÀ MÀU SẮC (light and color)............................................................. 99 
1.1. Quan niệm về ánh sáng.......................................................................................... 99 
1.2. Yếu tố vật lý .......................................................................................................... 99 
1.3. Cảm nhận màu sắc của con người (Physiology - Sinh lý - Human Vision) ........ 101 
1.4. Các đặc trưng cơ bản của ánh sáng...................................................................... 103 
2. ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC ............................................................................................. 104 
2.1. Cường độ sáng và cách tính................................................................................. 104 
2.2. Phép hiệu chỉnh gama.......................................................................................... 104 
2.3. Xấp xỉ bán tông - halftone ................................................................................... 105 
2.4. Ma trận Dither và phép lấy xấp xỉ bán tông ........................................................ 107 
3. CÁC HỆ MÀU TRONG MÀN HÌNH ĐỒ HỌA....................................................... 108 
3.1. Mô hình màu RGB (Red, Green, Blue - đỏ, lục, lam)......................................... 108 
3.2. Mô hình màu CMY (Cyan, Magenta, Yellow - xanh tím, Đỏ tươi, vàng) .......... 109 
3.3. Mô hình màu YIQ............................................................................................... 110 
3.4. Mô hình màu HSV (Hue, Saturation,Value) - Mỹ thuật...................................... 110 
3.5. Biểu đồ màu CIE (1931 – Commission Internationale de l’Eclairage) ............... 112 
4. CHUYỂN ĐỔI GIỮA CÁC HỆ MÀU ...................................................................... 115 
4.1. Chuyển đổi HSV - RGB ...................................................................................... 115 
4.2. Chuyển đổi RGB sang XYZ................................................................................ 116 
Tóm tắt: .......................................................................................................................... 117 
Bài tập:............................................................................................................................ 118 
Bài tập trắc nghiệm:........................................................................................................ 118 
CHƯƠNG 7: ĐƯỜNG CONG VÀ MẶT CONG TRONG 3D ......................................... 120 
Mục lục 
 172
1. ĐƯỜNG CONG - CURVE .........................................................................................120 
1.1. Điểm biểu diễn đường cong (curve represents points ) ......................................120 
1.2. Đường cong đa thức bậc ba tham biến .................................................................120 
1.3. Đường cong Hermite ............................................................................................121 
1.4. Đường cong Bezier...............................................................................................122 
1.5. Đường cong B-spline............................................................................................124 
2. MÔ HÌNH BỀ MẶT (Surface) VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG ................130 
2.1. Các khái niệm cơ bản ...........................................................................................130 
2.2. Biểu diễn mảnh tứ giác.........................................................................................130 
2.3. Mô hình hoá các mặt cong (Surface Patches).......................................................132 
2.4. Mặt từ các đường cong.........................................................................................136 
Tóm tắt: ...........................................................................................................................140 
Bài tập: ............................................................................................................................141 
PHỤ LỤC 1 .........................................................................................................................142 
1. Yêu cầu........................................................................................................................142 
2. Khởi tạo và đóng chế độ đồ hoạ ..................................................................................142 
3. Các hàm cơ bản ...........................................................................................................143 
3.1. Bảng màu của màn hình đồ hoạ. ..........................................................................143 
3.2. Nguyên sơ điểm....................................................................................................144 
3.3. Nguyên sơ đường .................................................................................................144 
3.4. Nguyên sơ hình chữ nhật......................................................................................144 
3.5. Nguyên sơ hình tròn .............................................................................................144 
3.6. Nguyên sơ đa giác ................................................................................................145 
3.7. Nguyên sơ văn bản ...............................................................................................145 
3.8. Cửa sổ (viewport) .................................................................................................146 
3.9. Tạo hình ảnh chuyển động ...................................................................................146 
PHỤ LỤC 2 .........................................................................................................................165 
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................169 
MỤC LỤC...........................................................................................................................170 
KỸ THUẬT ĐỒ HỌA 
Mã số: 492KTH350 
Chịu trách nhiệm bản thảo 
TRUNG TÂM ÐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 1