1
Lesson 1:
Kỹ thuật đồ họa và Hiện thực ảo
Computer Graphics And Virtual Reality
 Kỹ thuật đồ họa cơ sở
 Kỹ Thuật đồ họa tiên tiến
 Hiện thực ảo - VRML
Le Tan Hung

Yahoo:
2
Computer Graphics:
1960-1970
 1960 William Fetter (Thuật ngữ kỹ thuật
đồ hoạ máy tính (Computer Graphics)
 1960 - SAGE (Semi-Automatic
Ground Environment System) Bút
sáng
 1960-1963 Dự án Sketchpad tại MIT
 1963 Ivan shutherland (hội nghị Fall
Joint Computer - lần đầu tiên khả năng
tạo mới, hiển thị và thay đổi được thực
hiện trong thời gian thực trên màn CRT)
 Wireframe graphics
 Display Processors
 Storage tube
 Ivan Sutherland’s PhD
thesis at MIT
– Vấn đề tương tác người
máy
– Loop

 Display something
 User moves light pen
 Computer generates new
display
– Sutherland tạo ra rất nhiều
thuật toán cho CG
3
A Brief History of Computer
Graphics
 1966 Ralph Baer creates
the 1
st
comsumer CG
product:
– Odyssey Pinball
 1967
– GE introduces first full colour
real time flight simulator for
NASA

4
Lịch sử phát triển
1970-1980
 Raster Graphics
 Beginning of graphics
standards
– IFIPS
 GKS: European effort
– Becomes ISO 2D standard
 Core: North American effort

– 3D but fails to become ISO
standard
 Michael Crichton’s1973
 “Westworld” uses 2D graphics
First time computer is used for image
manipulation.

5
A Brief History of Computer
Graphics
1974
 Intel develop the 8080 processor.

1975
 Mandelbrot plots fractals
 Bill Gates starts Microsoft
1976
 Steve Jobs and Steve Wozniak start Apple.


1977
 Academy of Motion Pictures Art and Sciences
introduces Visual Effects category for Oscars.
6
A Brief History of Computer
Graphics
 1977 Star Wars wins oscar for special
effects.
 1978 Superman wins oscar for special
effects

 1979 Alien wins oscar for visual effects.
 1980 The Empire Strikes Back wins oscar
for visual effects.
7
80-90 Realism comes to computer
graphics
 CG: 1980-1990
– Special purpose hardware
 Silicon Graphics geometry engine
– VLSI implementation of graphics pipeline
– Industry-based standards
 PHIGS
 RenderMan
– Networked graphics: X Window System
– Human-Computer Interface (HCI)

8
A Brief History of Computer
Graphics
1983
 First Coke Polar Bears
Commercial
 1984 PIXAR Opens
9
A Brief History of Computer
Graphics
1985
 The Last Starfighter is the first live
action feature film with realistic
computer animation of highly detailed

models.
1989
 The Abyss is the first movie to include
convincing 3D character animation.
10
Lịch sử phát triển
90-00
 CGraphics: 1990-2000
 OpenGL API
 Tạo ra bộ phim hoạt hình hoàn
chỉnh đầu tiên (Toy Story)
 Khả năng mới của phần
cứng
– Texture mapping
– Blending
– Accumulation, stencil buffer
 CGraphics: 2000-03
 Photorealism
 Graphics cards for PCs
dominate market
– Nvidia, ATI, 3DLabs
 Game boxes and game players
push the market
 CGraphics trở thành công cụ
cho công nghiệp sản xuất
phim: Maya, Lightwave
11
A Brief History of Computer
Graphics
1995

 Quake Released by
Id Software

 Toy Story becomes
the first fully 3D
computer animation
feature film.



12
A Brief History of Computer
Graphics
1996
 Independence Day wins
oscar for visual effects.
1997
 Titanic wins oscar for visual
effects.
 PIXAR wins oscar for best
short film: Geri’s Game.
13
A Brief History of Computer
Graphics
1998
 Armageddon
 Mouse Hunt
 Bugs Life
1999
 The Matrix

 Star Wars: The Phantom
Menace
 Disney’s Tarzan


2000 - 2010
 Photorealism
 Graphics cards for PCs dominate market
 Nvidia, ATI, 3DLabs
 GPU (Graphics processing unit)
 Game boxes and game players determine
direction of market
 Computer graphics routine in movie industry:
Maya,Lightwave
 Programmable pipeline
14
15
A Brief History of Computer
Graphics
2000
 Sony Playstation II
 Walking with Dinosaurs
 Disney’s Shrek


2002 Microsoft’s XBOX

200x
16
 2000 (73rd) Gladiator

– Hollow Man
– The Perfect Storm
 2001 (74th) The Lord of the Rings: The Fellowship of the Ring
– A.I. Artificial Intelligence
– Pearl Harbor
 2002 (75th) The Lord of the Rings: The Two Towers
– Spider-Man
– Star Wars: Episode II Attack of the Clones
 2003 (76th) The Lord of the Rings: The Return of the King
– Master and Commander: The Far Side of the World
– Pirates of the Caribbean: The Curse of the Black Pearl
 2004 (77th) Spider-Man 2
– Harry Potter and the Prisoner of Azkaban
– I, Robot
 2005 (78th) King Kong
– The Chronicles of Narnia: The Lion, the Witch and the Wardrobe
– War of the Worlds
 2006 (79th) Pirates of the Caribbean: Dead Man's Chest
– Poseidon
– Superman Returns
 2007 (80th) The Golden Compass
– Pirates of the Caribbean: At World's End
– Transformers
 2008 (81st) The Curious Case of Benjamin Button
– The Dark Knight
– Iron Man
17
Kỹ thuật đồ họa vi tính.
 Definition (ISO)
– Method and Technologies for converting data to and from a

graphics devices via a computer
 Computer Graphics (Kỹ thuật đồ hoạ máy tính) là một lĩnh
vực của Công nghệ thông tin mà ở đó nghiên cứu, xây
dựng và tập hợp các công cụ (mô hình lý thuyết và phần
mềm) khác nhau để:
 kiến tạo, lưu trữ, xử lý Các mô hình (model) và hình ảnh
(image) của đối tượng
 Computer graphics deals with all aspects of creating
images with a computer

Interactive Computer Graphics: - user controls contents, structure, and
appearance of objects and their displayed images via rapid visual feedback.
18
Kỹ thuật đồ hoạ điểm
(Sample based-Graphics)
 Các mô hình, hình ảnh của các đối tượng được hiển thị
thông qua từng pixel (từng mẫu rời rạc)
 Đặc điểm:
– Có thể thay đổi thuộc tính
– Xoá đi từng pixel của mô hình và hình ảnh các đối tượng.
– Các mô hình hình ảnh được hiển thị như một lưới điểm (grid) các
pixel rời rạc,
– Từng pixel đều có vị trí xác định, được hiển thị với một giá trị rời rạc
(số nguyên) các thông số hiển thị (màu sắc hoặc độ sáng)
– Tập hợp tất cả các pixel của grid cho chúng ta mô hình, hình ảnh đối
tượng mà chúng ta muốn hiển thị
19
Bitmap
lines,areas,
SRGP

library
Pascal / C
program
X Window
System
Graphics hardware
Image
image formats, compression, transfer
graphics algorithms
colour
positions
20
Graphical
Model
Rendering
Output
Device
Rendering
Parameters
Kỹ thuật đồ hoạ vector
 Mô hình hình học (geometrical
model) cho mô hình hoặc hình ảnh
của đối tượng
 Xác định các thuộc tính của mô
hình hình học này,
 Quá trình tô trát (rendering) để hiển
thị từng điểm của mô hình, hình
ảnh thực của đối tượng
 Vector = geometrical model +
rendering


21
Ví dụ về hình ảnh đồ hoạ Vector
22
Muscle Model Wireframe Model Skeletal Model
Skin
Hair
Render and Touch up
© Walt Disney and TSL
23
Raster and Vector Graphics
 Raster
– Hình ảnh và mô hình của các vật thể được biểu diễn bởi tập hợp các
điểm của grid
– Thay đổi thuộc tính của các pixel => thay đổi từng phần và từng vùng
của hình ảnh.
– Copy được các pixel từ một hình ảnh này sang hình ảnh khác.
 Vector
– Không thay đổi thuộc tính của từng điểm trực tiếp
– Xử lý với từng thành phần hình học cơ sở của nó và thực hiện quá
trình tô trát và hiển thị lại.
– Quan sát hình ảnh và mô hình của hình ảnh và sự vật ở nhiều góc
độ khác nhau bằng cách thay đổi điểm nhìn và góc nhìn.
24
Phân loại các lĩnh vực của
Computer Graphics
Kü thuËt ph©n tÝch
vµ t¹o ¶nh
§å ho¹ ho¹t h×nh vµ
nghÖ thuËt

Kü thuËt nhËn d¹ng
Xö lý
¶nh
§å ho¹ minh ho¹
CAD/CAM System
Kü thuËt ®å
ho¹
KiÕn t¹o
®å ho¹

Xö lý ®å
ho¹
25
Phân loại theo chức năng
 Kỹ thuật xử lý ảnh (COMPUTER IMAGING)
 Kỹ thuật nhận dạng (Computer Vision techniques
attempt to provide meaning to computer) images.
 Kỹ thuật tổng hợp ảnh (Computer Graphics)
 Geometry modelling