4.10.2012
Sadržaj predmeta
Računari
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
• Način realizacije nastave, gradivo, ciljevi.
• Uvod: Osnovni pojmovi ICT, Hardware:
platforme, konfiguracije, komponente i periferije
• Operativni sistemi i grafičko okruženje
• Računarske mreže, klijent/server, Internet,
struktuirano kabliranje
• Hardware za računarsku grafiku:
ulazni uređaji, pohranjivanje podataka
• Hardware za računarsku grafiku:
procesori, uređaji za prikaz slike
Sadržaj predmeta
Sadržaj predmeta
• Rasterska grafika:
percepcija svjetlosti, piksel, modeli boja
• Modeli boja i konverzija
• Osobine rasterske slike:
j kontrast, histogram,
g
kompresija
p
j
rezolucija,
• Formati datoteka:
raster, vektor, video, arhiviranje
• Vektorska grafika: 2D, 3D, primitivi, krivulje
• 2D i 3D parametarske krive i površine,
kontinuiteti, NURBS
• Osnove 2D CAD: AutoCAD interfejsi
• 2D CAD terminologija: slojevi, kote, šrafura,
tekst, viewport, scale
• Primjeri 2D CAD softvera
• Formati i verzije, konverzija, standardi
• Transformacije: scale, rotate, mirror, pattern,...
• Matematičko objašnjenje transformacija
• 3D modeliranje:
wireframe, surface, solid
Sadržaj predmeta
Sadržaj predmeta
• 3D modeliranje:
primitive, extrude, revolve, sweep, loft
• Digitalizacija i 3D skeniranje
• 3d vizualizacija i rendering, materijali,
j j j p
pogledi
g
osvjetljenje,
• Primjeri 3D softvera
• 3D video, VRML
• CAD/CAM i Rapid Prototyping
• CAE, osnove metode
konačnih elemenata
• Osnove GIS-a
• CAD-GIS integracija,
Web-bazirani GIS
• Licenciranje softvera,
p
autorska prava,
IT sigurnost, backup
• Ispit
1
4.10.2012
Način realizacije nastave
Način realizacije nastave
• Cilj predmeta:
Osposobljavanje studenata za CAD
(računarima podržano projektiranje) te
upoznavanje sa osnovama elemenata GIS-a u
funkciji urbanističkih studija i rješenja.
• 30 časova
• 3 ECTS boda
• Kratki testovi (3-5 pitanja na završetku časa)
• Obavezno prisustvo (≥80% nastave)
• Predavanja uz aktivni samostalni rad studenta,
direktne i e-mail konsultacije
[email protected]
• Materijali za pripremu ispita:
prezentacije s predavanja dostupne na
http://www.am.unze.ba/afs
Ispit
Ispit
• Set pitanja sa 4 ponuđena odgovora
• Odgovara se zaokruživanjem jednog ili više
tačnih odgovora
• Tačan odgovor – 1 bod po odgovoru
• Pogrešan odgovor – 1 negativan bod
• Minimalni broj bodova za prolaznu ocjenu: 50%
• Ocjene 6-10 su proporcionalno raspoređene od
50 do 100% bodova:
0-25: 5; 26-30: 6; 31-35: 7; 36-40: 8;
41-45: 9; 46-50: 10
• Primjer pitanja:
• Na koji način se može ubrzati proces
rasterizacije?
a) Otkrivanjem ciklusa
b) Korištenjem simetrije
c) Sortiranjem koordinata
d) Nikako
• Primjeri bodovanja:
a: 1 bod
ab: 2 boda
bc: 0 bodova
d: -1 bod
Ispit
Ispit
• Primjer pitanja:
• Da bi se osigurao C2 kontinuitet, krivulje moraju
biti najmanje
a) prvog reda
b) drugog reda
c) trećeg reda
d) četvrtog reda
• Primjeri bodovanja:
a: -1 bod
ab: -2 boda
bc: 0 bodova
c: 1 bod
• Vrijeme za izradu testa: 60 minuta
• Način formiranja konačne ocjene:
• 10% ocjene: redovno prisustvo predavanjima
(za ocjenu 6: min. 80%)
• 20% ocjene: rezultati kratkih testova
( ocjenu
(za
j
6
6: min.
i 50%)
• 70% ocjene: rezultati finalnog testa
(za ocjenu 6: min. 50%)
Bodovi
0-25
26-30
31-35
36-40
41-45
46-50
Ocjena
5
6
7
8
9
10
2
4.10.2012
Uvod
Uvod
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
•
•
Osnovni pojmovi ICT
Hardware
Platforme
Operativni sistemi
Konfiguracije
Komponente
Periferije
Računarske mreže
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Osnovni pojmovi ICT
Osnovni pojmovi ICT
• IT – Information Technology
1958, Harvard Business Review, Leavitt and
Whisler : "nova tehnologija koja još nema ime"
Obuhvaća prikupljanje, obradu, pohranjivanje i
razmjenu informacija.
• ICT - Information and Communication
Technology
Integracija telekomunikacija, računara i
softwarea, koja omogućava kreiranje, pristup,
pohranjivanje, prenos i manipulaciju
informacijama.
• Hardware: sve fizičke
komponente računara: procesor,
tastatura, napojna jedinica, kablovi,
mrežna oprema, modem, printer,...
• Software: svi podaci i
programi za obradu podataka
• Podaci: brojevi, tekst, slika, zvuk, video
• Informacija: svaki podatak
koji ima određenu korist za
osobu koja ga koristi.
Digitalizacija
Hardware
• Svi podaci se u računaru prenose, pohranjuju i
obrađuju pomoću brojeva
• Koristi se binarni brojni sistem (0 i 1)
• Pretvaranje svih vrsta podataka u binarne
j
naziva se digitalizacija
g
j
brojeve
•
•
•
•
6 → 00000110
f → 66 → 01000010
slika → boja piksela → 00110111
zvuk → frekvencija → 010110101...
1. Monitor
2. Osnovna ploča
3. CPU
4. RAM
5. Adapteri/kartice
6. Napajanje
7. CD/DVD/BR
8. HDD
9. Tastatura
10.Miš
1
4.10.2012
Hardware
Platforme
• Periferija
• Računarska platforma: kombinacija
hardware-a i software-a
• PC (Personal Computer)
• Laptop, Desktop, Notebook, Tablet,
p
IPC
Smartphone,
• Apple Mac
• UNIX workstation
• Server
• Supercomputer
Operativni sistemi
Operativni sistemi
• Operativni sistem (OS) je skup računarskih
programa koji služi za upravljanje hardware-om,
te za komunikaciju korisnika s računarom
• Doug Engelbart je na Stanford research
Institute izmislio GUI (Graphical User Interface).
• GUI je koristila firma XEROX, od kojih je Steve
Jobs preuzeo ideju i
implementirao je
u Apple Macintosh
• Microsoft Windows: XP, Vista, 7,...
• MacOS (X)
• UNIX/Linux, GNU, FreeBSD, Android,...
Konfiguracije
Izbor komponenti
• Izbor računarske konfiguracije zavisi od
namjene računara:
• CPU
32 ili 64?
koliko GHz?
AMD, Core2Duo, i3, i5, i7
• RAM
kapacitet (GB), brzina,
DDR2 / DDR3
• Grafika
integrisana / dodatna,
memorija, izlazi, rezolucija
• Uredski poslovi
(MS Office + Internet)
• Obrada slike
veliki monitor
monitor, jake grafičke komponente
komponente, RAM
• Obrada zvuka i videa (multimedija)
jak CPU, RAM, HDD većeg kapaciteta
• Mobilnost
trajanje baterije, težina, povezivost
(wi-fi, bluetooth, webcam, USB,...)
• 32-bitni (x86) i 64-bitni hardware i software
• Ograničenje x86: maks. 3 GB RAM
2
4.10.2012
Izbor komponenti
Periferni uređaji
• HDD
kapacitet, brzina vrtnje,
cache, IDE/SATA
• Monitor
CRT, LCD, LED
VGA / DVI
• DVD / DVD-RW / BR
• Interfejsi: USB 2/3, Firewire, SATA, HDMI
• Brand name / No name
• Licencirani OS (32/64)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Periferni uređaji
Periferni uređaji
• Monitori
• Projektori
•
•
•
•
•
Tastatura
Miš
Touchpad
Tablet
3D SpacePilot
Skener
3D skener
Kamera
Webcam
Matrični štampač
Ink-Jet štampač
Laserski štampač
LED štampač
Ploter
• Kolor / Crno-bijeli
• Format
• Brzina rada
Periferni uređaji
•
•
•
•
•
•
Eksterni HDD
USB flash pendrive
Zvučnici
Čitači kartica
Wi-fi
Bluetooth
Računarska mreža
• Sistem hardvera i softvera
koji omogućuje razmjenu
podataka među računarima
• LAN (Local Area Network):
Lokalna mreža: Mreža realizovana na užem
području (soba, zgrada, škola, fabrika,...)
• WAN (Wide Area Network):
Mreža šireg područja: Mreža
povezanih LAN mreža realizovana
na širem geografskom području.
3
11.10.2012
Operativni sistemi i GUI
Operativni sistemi i GUI
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
Uloga operativnog sistema
Savremeni operativni sistemi
Verzije operativnih sistema
Datotečni sistemi
Atributi
Driveri za hardware
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Uloga operativnog sistema
Uloga operativnog sistema
• OS je set programa koji služi za:
• OS programske zahtjeve rješava u
višekorisničkom i višeprocesnom okruženju
upravljajući sljedećim ulogama:
• upravljanje hardverom
• komunikaciju korisnika s računarom
• OS obezbjeđuje okruženje
za izvršavanje programa:
•
•
•
•
•
Kontrola procesima
Upravljanje datotečnim sistemom
Ulazno-izlazne operacije
Komunikacija među procesima
Održavanje informacija
• raspodjela resursa (resource allocation)
• otkrivanje grešaka
(
(error
d
detection)
t ti )
• zaštita podataka
(data protection)
• Task manager:
ctrl-alt-del
Savremeni operativni sistemi
Savremeni operativni sistemi
• Komercijalni OS (Microsoft Windows, UNIX,
Mac OS X, Symbian...)
• Open Source OS (Linux,
FreeBSD, GNU, Android,...)
istovremeno
• Višekorisnički OS omogućava
g
korištenje resursa sistema za više korisnika
(primjer: web server)
• Multitasking – istovremeno
obavljanje više funkcija
(e-mail, download, štampanje,
kontrola virusa,...)
• Android – OS za mobilne
uređaje (tablete i smartphone)
• Google Chrome OS – OS
zasnovan na Linuxu; web
browser namijenjen isključivo
korištenju web-baziranih
aplikacija.
1
11.10.2012
Savremeni operativni sistemi
Savremeni operativni sistemi
• Linux je OS koji je razvio Linus Torvalds.
• 1991. izvorni kod Linuxa je objavljen na
Internetu i pozvao programere da učestvuju u
njegovom
razvoju
• Open Source
• Od 1996. ima i
grafički interfejs
(KDE, GNOME)
• Linux distribucije: RedHat, Slackware,
SuSe,
Ubuntu,
Debian,
Gentoo,
Fedora,
Fedora
...
Savremeni operativni sistemi
Verzije operativnih sistema
• Microsoft OS: MS-DOS, Windows
95, 98, NT, 2000, ME, CE, Vista, 7
• Edicije MS Windows 7:
• Razmjena datoteka između računara s
različitim operativnim sistemima je moguća:
• Home Premium (max 16 GB RAM)
• Professional (Remote Desktop
Server, XP mode, max. 192 GB RAM)
• Ultimate (Multilingual User Interface, Virtual
Machines,...)
• 32-bit
• 64-bit
• Razmjenjivi mediji (CD, DVD, floppy, USB flash)
• Mreža (File and Printer Sharing, Internet)
• Istovremeno korištenje više OS na jednom računaru
( lti b t VMware):
(multi-boot,
VM
) razmjena
j
jje ograničeno
ič
moguća zavisno od datotečnog sistema
• Ograničenje 8+3 za imena datoteka postoji kod
starih OS (MS-DOS), može se javiti i kod
snimanja na
CD-ROM
Datotečni sistemi
Datotečni sistemi
• Podaci se na hard disk i druge
medije za trajno pohranjivanje
snimaju u obliku datoteka
• Disk može biti formatiran s različitim datotečnim
sistemima: FAT16, FAT32, NTFS, Ext4,...
• MS Windows koristi FAT32 i
NTFS datotečne sisteme
• FAT32 mogu čitati različiti OS
(DOS, Linux, Windows 9x)
j sigurnost,
g
• NTFS ima bolju
mogućnost pohranjivanja datoteka većih od 4
GB i formatiranja particija većih od 137 GB
• CD/DVD/BR optički diskovi koriste ISO 9660 i
UDF datotečne sisteme
• UDF: za datoteke veće od 2 GB
2
11.10.2012
Datotečni sistemi
Virtualna memorija
• MS Windows koristi particije označene slovima
• C: D: E: ...
• Linux / Unix
koriste
j
j koja
j
hijerarhiju
omogućava
fleksibilnost
particija i
foldera
• Ograničeni kapacitet sistemskog
RAM-a se nadoknađuje virtualnom
memorijom.
• Dio radne memorije
se pohranjuje u
posebnu datoteku
ili disk particiju.
• Ukupna adresirana
memorija se sastoji
od fizičke i virtualne.
Atributi
Atributi
• Datoteke u MS Windows OS mogu imati 4
atributa: A, R, H, S:
• Atributi A i S se mogu
mijenjati samo iz
command prompta
naredbom ATTRIB
• NTFS datotečni sistem dozvoljava dodatne
sigurnosne osobine datoteka, odnosno različita
prava pristupa po korisnicima: create, delete,
open, close, set attributes, read, write, rename
• Unix / Linux atributi: Read (čitanje), Write
(zapisivanje), eXecute (pokretanje programa)
• Dozvole pristupa: vlasnik, grupa, ostali
rwx--xr-x
111001101 = 7158
r--r--rwx
Driveri za hardware
Driveri za hardware
• Operativni sistem ne komunicira
direktno sa hardwareom; koriste
se pogonski programi (driver).
• Postoje generički driveri koji su u sastavu OS-a
j
j p
proizvođač hardwarea
• Drivere obezbjeđuje
• Generički driver za grafički adapter (VGA)
omogućuje rezoluciju do 800x600 piksela
• Originalni driver koristi sve mogućnosti
hardwarea (maksimalna rezolucija, korištenje
više displeja, brzina rada,...)
• Potrebni su različiti
driveri za različite
operativne sisteme
• Za veću portabilnost
koriste se API
(Application
Programming Interface)
skup potprograma koje
aplikativni softver koristi
za upravljanjem OS
procedurama
•
•
•
•
R – Read Only (datoteke samo za čitanje)
A – Archive (arhivirane datoteke)
S – System (sistemske datoteke)
H – Hidden (skrivene datoteke)
3
11.10.2012
Računarske mreže
Računarske mreže
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
•
Klijent/server
Mrežni hardware
Struktuirano kabliranje
Mrežni protokoli
Internet
IP adrese i DNS
Dijeljenje
datoteka
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Klijent/server
Klijent/server
• Server: Računar koji pruža
usluge računarima u mreži
• Klijent: Računar koji koristi
usluge servera
• Svaki računar
može biti i
klijent i server,
ovisno samo o
softverskom
podešavanju
• Svaki računar u mreži mora imati jedinstveno
ime i mrežnu adresu
• Računari u mreži mogu biti fizički povezani, a
da međusobno ne mogu razmjenjivati podatke
p
j
uloga
g računara u mreži:
• Mora se opredijeliti
klijent i/ili server
• Može se pristupiti samo resursima koji su
eksplicitno dozvoljeni za pristup klijentima
• Klijent i server mogu, a ne moraju biti u istoj
LAN mreži
Mrežni hardware
Mrežni hardware
• Mediji za prenos podataka:
• UTP (Unshielded Twisted Pair) kabl
•
•
•
•
UTP (Unshielded Twisted Pair) kabl
Optički (fiber optic) kabl
Zrak (bežične mreže)
Javna telefonska mreža
• Klasični modem
• ISDN
• DSL
• Kablovska TV
• 8 upletenih bakrenih žica
• maks. dužina: 100 m
• Optički (fiber optic) kabl
• Omogućava velike brzine
prenosa podataka
• Maks. dužina: 2+ km
• Visoka cijena instalacije
i hardvera
1
11.10.2012
Mrežni hardware
Mrežni hardware
• Bežične mreže:
• Brzina prenosa podataka:
• Prednost: nema kablova,
estetski aspekti, fleksibilnost
lokacija korisnika
• Nedostaci: zahtijeva se
optička vidljivost
vidljivost, podložno
elektromagnetskim smetnjama,
potencijalni sigurnosni problemi, mali domet
• Za povezivanje lokalnih mreža u WAN koriste
se iznajmljene linije, javna telefonska mreža i
kablovska TV
• Osnovna jedinica za mjerenje količine podataka je
bit (1 b) – sadrži samo 1 binarnu cifru (0 ili 1)
• 1 byte (1 B) sadrži 8 bita
• Veće jedinice tvore se prefiksima:
• kil
kilo: k = 210 = 1024 ≈ 103
• mega: M = 220 = 1024 x 1024 ≈ 106
• giga: G = 230 ≈ 109
• Brzina prenosa podataka mjeri se jedinicama:
• bps (bit per second)
• Bps (byte per second)
Mrežni hardware
Mrežni hardware
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• Pasivna oprema: mrežni kabl,
hub, utičnica, patch panel
• Aktivna oprema: switch, bridge, router, modem,
Wi-fi access point, ISDN adapter, DSL modem
p
j
• Switch služi za povezivanje
više od 2 računara u LAN
• Od broja portova zavisi broj
računara koji se mogu povezati: 5, 8, 16, 24
Modem: 56/33,4 kbps
ISDN: 64 i 128 kbps
DSL: 128 – 4096 kbps
LAN: 10/100 Mbps, 1 Gbps
Wi-fi: 11 – 54 Mbps
Telefax, GSM: 9,6 kbps
GPRS: 56,4 kbps
EDGE: 384 kbps
UMTS: 7,2 Mbps
Struktuirano kabliranje
Struktuirano kabliranje
• Pored estetskog aspekta, struktuirano
kabliranje obezbjeđuje lakše održavanje, veću
pouzdanost i kvalitet mrežnih veza.
• Struktuirano kabliranje
podrazumijeva
korištenje utičnica,
patch-panela i
komunikacijskih ormara.
2
11.10.2012
Mrežni protokoli
Internet
• Protokol je set pravila
koji olakšava komunikaciju.
• Tehnička definicija protokola u računarskim
komunikacijama: Set pravila koji određuje
format i prenos podataka.
• Primjeri: HTTP, SMTP (slanje E-mail poruka),
POP3 (prijem E-mail poruka), DNS;...
• Globalni komunikacijski sistem koji čine serveri,
klijenti, komunikacijski kanali i oprema,
softverski servisi i podaci.
• Nastao polovinom XX vijeka kao projekat
ARPANET – decentralizirana mreža 4 američka
univerziteta i Ministarstva odbrane SAD
zasnovana na TCP/IP setu protokola
• Danas ga čine akademske, komercijalne,
korporativne i državne mreže, te ISP
• ISP: Internet Service Provider
Internet
IP adrese i DNS
• Osnovni mrežni
uređaj na
Internetu je
usmjerivač (router)
• Svaki uređaj na Internetu ima jedinstvenu IP
adresu (naprimjer: 195.222.32.10)
• Brojevi u adresi imaju vrijednosti od 0 do 255
• Svaki broj zauzima 1 byte memorije
(1-256 ili 0-255)
28 = 256
• Postoje javne i privatne IP adrese
• Broj javnih IP adresa je ograničen
• Privatne IP adrese (192.168.*.*) i (10.*.*.*) se
ne mogu koristiti izvan LAN mreže.
• Da bi server
j i
bio vidljiv
izvan LAN-a
mora imati
javnu IP adresu.
IP adrese i DNS
IP adrese i DNS
• Signaliziranje smjera u vožnji
• Telefonski razgovor
• Dimni signali
• IP adrese su nepogodne za poslovno
komuniciranje –koriste se verbalna imena
• DNS – Domain Name System je sistem
distribuiranih servera koji služe za pretvaranje
imena računara u IP adrese i obrnuto.
• Imena rač
računara
nara se grupišu
gr piš po domenama
• Top-level domain je lista domena najvišeg
nivoa: www.microsoft.com
• "ime računara"."ime mreže"."oznaka države"
• ftp.unsa.ba
Server
IP: 11.2.4.15
domain: www.bmw.de
Klijent
Traži adresu
www.bmw.de
Koji je IP za
www.bmw.de?
DNS Server ISP
IP: 195.222.32.10
Koji routeri će me
prebaciti do
11.2.4.15?
Ne znam,
pitaću dalje
Internet
DNS Server za domenu .de
Koji je IP za
www.bmw.de?
3
18.10.2012
Hardware za računarsku grafiku
Hardware za računarsku grafiku
•
•
•
•
Ulazni uređaji
2D skeneri
Digitalne kamere
Pohranjivanje podataka
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Ulazni uređaji
Ulazni uređaji
• Miš: mehanički i optički
• Veza s računarom:
PS/2 i USB
• Optički miš
• Izvor svjetlosti:
LED ili laserska dioda
Ulazni uređaji
Ulazni uređaji
• Za manipulaciju softverom za 3D modeliranje
koriste se kombinacije pokreta miša, točkića na
mišu i tipki CTRL, ALT, SHIFT
• 3 osnovne 3D operacije:
(približavanje
j i udaljavanje
j
j
• Zoom (p
slike)
• Pan (translacija
slike u ravni)
• Rotate (rotacija
oko osa ili tačke)
• Za slobodno crtanje koristi se grafički tablet
(graphics tablet, digitizer, digitizing tablet,
graphics pad, drawing tablet)
1
18.10.2012
2D skeneri
2D skeneri
• Princip rada skenera:
• Za kolor sliku
potrebna su tri
prolaza (skeniranje
sa R G B lampama)
• Skeneri sa jednim
prolazom (One-pass)
imaju ili tri seta
LED dioda za
osvjetljavanje
(R G B) ili tri seta
CCD senzora.
• Sklop se sastoji od lampe, ogledala, leća i senzora
(CCD ili Compact Image Sensor (CIS))
• Svjetlost lampe se odbija od originala preko
ogledala i leća se usmjerava na CCD senzor.
• Kod CIS
CIS-a,
a tamne i svijetle
površine se snimaju
direktno sa originala.
• CCD/CIS vrši digitalizaciju
preko analog-digital
konvertera.
2D skeneri
2D skeneri
• Hardverski interfejs za vezu s računarom:
• Za komunikaciju sa softverom za obradu slike
potreban je programski interfejs
• TWAIN je standardni programski interfejs za
skenere
gy
• Technology
Without
An
Interesting
Name
• USB
• Firewire (IEEE 1394)
2D skeneri
Digitalne kamere
• Skener generiše rastersku sliku
(slika se sastoji od mreže piksela)
• Rezolucija: broj piksela koji formiraju sliku
• Pixel (Picture Element)
• U analognom fotoaparatu se kroz sistem leća
(objektiv) osvjetljava film (celuloidna traka sa
slojem koji je fotoosjetljiv
prije hemijske obrade).
• Kod digitalnog
fotoaparata osvjetljava
se SENZOR.
• Senzor se sastoji od velikog
broja fotoosjetljivih dioda,
koje intenzitet svjetla
pretvaraju u električni naboj.
2
18.10.2012
Digitalne kamere
Digitalne kamere
• Senzori registruju
samo intenzitet svjetla:
• Rezultat je crno/bijela
(Grayscale) slika
• James Clerk Maxwell je 1860 uslikao istu sliku
kroz crveni, zeleni i plavi filter.
• Zatim je tako dobijene C/B slike projektovao
kroz iste filtere, čime je dobio kolor sliku.
principu
p rade
• Na istom p
i današnji kolor senzori.
• RGB su aditivne boje
• Svaki piksel na senzoru
ima filter koji propušta
samo jednu boju
Digitalne kamere
Pohranjivanje podataka
• Osobine digitalnih fotoaparata:
• Digitalni fotoaparati koriste memorijske kartice:
•
•
•
•
Rezolucija senzora
Kapacitet memorije (+ kartice)
Zoom (optički/digitalni)
Dodaci (video, filteri i efekti, izmjena objektiva,...)
• Za normalnu štampu (fotografije) dovoljna je
rezolucija od 200 piksela po inču.
• Slika veličine 2000 x 1600 piksela (oko 3 MP)
se može odštampati na papir 20 x 25 cm,
a da se pikseli ne primijete.
•
•
•
•
•
CompactFlash (CF)
Secure Digital (SD)
MultiMedia (MMC)
Memory Stick™ (Sony)
Hard diskovi (Hitachi, Sony)
• Klasa kartice = brzina prenosa podataka (MB/s)
Pohranjivanje podataka
Pohranjivanje podataka
• Digitalne video kamere koriste:
• CD-ROM, CD-RW: 700 MB
• DVD-ROM, DVD-RW:
4,7 GB (single layer, SL, DVD-5)
8,54 GB (dual layer, DL, DVD-9)
y Disc
• Blue-ray
(BD-ROM,
BD-R, BD-RE)
•
•
•
•
•
•
•
•
Video 8
mini DV
DAT
CD-RW
DVD-RW
DVD-RAM
Hard disk
SSD (solid
state drive)
• 25 GB
(single layer)
• 50 GB
(dual layer)
3
18.10.2012
Hardware za računarsku grafiku
Hardware za računarsku grafiku
•
•
•
•
•
Procesori
Grafički adapteri
Uređaji za prikaz slike
Štampači
Ploteri
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Procesori
Grafički adapteri
• CPU – Central Processing Unit
• Grafički adapter,
grafička kartica,
VGA
• 1, 2 ili više izlaza
(
g )
• VGA izlaz (analogni)
• Obrađuje sve podatke
• Sastoji se od ALU (Arithmetic Logic Unit) koja vrši
AL operacije i CU (Control Unit), koja prima
instrukcije iz memorije, dekodira ih i izvršava.
• Proizvođači CPU: Intel
Intel, AMD
AMD,
Motorola, IBM, Via,...
• GPU – Graphical
Processing Unit
• Obrađuje samo grafičke podatke
• Proizvođači: nVidia, AMD (ATI)
• VGA = video
graphics adapter
• Konektor: D-Sub 15
• DVI izlaz (digitalni)
• Adapter DVI > VGA
Grafički adapteri
Grafički adapteri
• Interfejsi (ulazi)
• Performanse najviše
zavise of GPU
• Memorija je bitna kod
3D zahtjevnih
aplikacija
• Benchmarking
• AGP
• PCI Express
• Accelerated
Graphics Port
• AGP: 266 MB/s
• AGP 8x: 2,1 GB/s
• PCI Express
• PCI-E x1: 250 MB/s
• PCI-E x16: 4 GB/s
1
18.10.2012
Uređaji za prikaz slike
Uređaji za prikaz slike
• Za prikaz slike koriste se različite vrste displeja
• Dijagonala (1" = 25,4 mm)
• LCD ima 6 slojeva:
• nazivna dijagonala 17"
• vidljiva dijagonala 15,6-16,2"
•
•
•
•
•
•
CRT - Catode Rayy Tube
LCD - Liquid Crystal Display
LED - Light Emitting Diode
TFT - Thin Film Transistor
OLED - Organic LED
Plazma displeji
•
•
•
•
•
•
reflektirajući sloj
horizontalna polarizacija
horizontalne žičice
sloj tečnih kristala
vertikalne žičice
vertikalna polarizacija
• Kada je tečni kristal u električnom polju, nema
polarizirajuće osobine na svjetlo, ono ostaje
vertikalno polarizirano i ne prolazi kroz
horizontalnu polarizaciju
Uređaji za prikaz slike
Uređaji za prikaz slike
• Kada tečni kristal nije u
električnom polju zakreće
ravninu polarizacije za
90º iz vertikalne u
horizontalnu
• Polarizatori filtriraju
svjetlost
• LCD ekran se sastoji od tečnih kristala između
dvije staklene ploče, a slika se dobija
promjenom električnog naboja u kristalima.
• Plazma koristi matricu s
malim ćelijama plina koji
reaguju na različiti
električni naboj.
Uređaji za prikaz slike
Uređaji za prikaz slike
• Osobine LCD displeja:
• LCD i LED displeji nisu izvori svjetlosti nego je
potreban pozadinski izvor svjetla.
• LCD koristi fluorescentno svjetlo
(CCFL) koje prolazi kroz tečni
kristal i polarizatore.
• LED displeji imaju ravnomjerniju raspodjelu
svjetla po cijelom displeju i daju življe boje.
• LED troši manje energije
od LCD displeja.
•
•
•
•
Dobar kontrast i reprodukcija boja
Savršena oštrina statične slike
Veća trajnost
Teško je postići čistu crnu boju
• Osobine Plazma displeja:
•
•
•
•
Odličan (realan) kontrast i nivoi crne boje
Veći ugao gledanja, veća dijagonala
Niža oštrina statične slike
Troši više energije nego LCD
2
18.10.2012
Štampači
Štampači
• Tehnologija:
• Glava matričnog štampača sa
iglama koje udaraju na papir
preko trake (ribon)
•
•
•
•
Laserski
Ink-jet, Bubble-jet
Matrični (Dot-matrix)
Termalni
• Formati:
•
•
•
•
A4: 210 x 297 mm
A3: 297 x 420 mm
Letter: 215,9 x 279,4 mm (8,5 x 11")
Legal: 215,9 x 355,6 mm (8,5 x 14")
Štampači
Štampači
• Termalni štampači zahtijevaju
poseban papir osjetljiv na toplotu
• Zagrijani dio papira se oboji u crno
• Vremenom tako napravljeni otisak blijedi
• Zato se koristi kod
kratkotrajne štampe
(računi na POS kasama,
potvrde iz
bankomata,
telefaksi)
• Laserski štampači rade na principu
"elektrofotografije" (1938, Xerox i Canon 1980)
• Laserski zrak se usmjerava na fotoosjetljivu
površinu (photoconductor)
preciznost
i visok kvalitet slike
• Time se postiže
p
p
Štampači
Štampači
• Kao izvor svjetlosti se mogu koristiti laser ili
LED diode
• Laser (Canon, Xerox)
• Ink jet tehnologija s
piezoelektričnim
aktuatorom
• Bubble jet tehnologija
s grijačem
• Ploteri su štampači
velikih formata
• LED (Oki, Panasonic)
3
1.11.2012
Rasterska grafika
•
•
•
•
•
Rasterska grafika
Percepcija svjetlosti
Miješanje boja
Piksel
Dubina boje
Modeli boja
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Percepcija svjetlosti
Percepcija svjetlosti
• Svjetlost je elektromagnetno zračenje
• Talasna dužina
(frekvencija) talasa
određuje boju
• Amplituda određuje
intenzitet svjetla
A
A
violet
ultraljubičasto
plava
violet
i l t blue
bl
zelena žuta narandž.
green
crvena
i f
infracrveno
vidljivi spektar
radioaktivne zrake
gama zraci
X – zraci
A

1
2
3
s

mikrotalasi
radio talasi

Percepcija svjetlosti
Percepcija svjetlosti
• Iako se čista bijela svjetlost vidi kao da nema
boja, ona u stvari sadrži
sve boje vidljivog spektra.
• Kad bijela svjetlost
osvijetli objekat, on
selektivno blokira neke
boje a reflektuje (odbija) druge.
• Samo reflektovane boje doprinose percepciji
boja od strane posmatrača.
• Ljudsko oko detektuje spektar kombinacijom
fotoreceptora (fotoosjetljivih ćelija).
• Ćelije oblika štapića bolje detektuju slabu
svjetlost, ali registruju samo intenzitet svjetla.
j oblika konusa mogu
g razlikovati i boje,
j ali
• Ćelije
ne registruju svjetlost slabijeg intenziteta.
• Oko sadrži 3 tipa konusnih
ćelija, osjetljivih na svjetlosti
kratke (B), srednje (G)
ili duge (R) talasne dužine.
1
1.11.2012
Percepcija svjetlosti
Percepcija svjetlosti
• Relativna
osjetljivost
ćelija oblika
štapića na
intenzitet svjetla
• Relativna
osjetljivost
konusnih ćelija
na različite boje
Miješanje boja
• Aditivno
• Dodaje svjetlost
na tamnu podlogu
Miješanje boja
• Subtraktivno
• Pigmentima blokira
bijelu svjetlost
• Primarne aditivne boje:
• Crvena (Red)
• Zelena (Green)
• Plava (Blue)
• Monitor
• Emituje
svjetlo
Piksel
Dubina boje
• Rasterizacija: digitalizacija slike; pretvaranje
kontinuirane slike u mrežu piksela
• Piksel (pixel) –
skraćenica od
PICture ELement
• Boja svakog piksela se
predstavlja brojem
• Dubina boje je broj bita
kojima se prikazuju boje
1011.0001.0101.0010
•
•
•
•
• Primarne subtraktivne
boje:
• Plava (Cyan)
• Ljubičasta
(Magenta)
• Žuta (Yellow)
• Printer
• Apsorbuje
svjetlo
1 bit – samo 2 kombinacije: 0 ili 1
2 bita – 4 kombinacije (22): 00, 01, 10, 11
8 bita – 256 kombinacija (28)
16 bita – 65.536
kombinacija (216)
• 24 bita – 16.777.216
kombinacija (224)
• 32 bita – 4.294.967.296
kombinacija (232)
2
1.11.2012
Modeli boja
Modeli boja
• Za prikaz slike na monitoru koristi se aditivni
cijan
model boja: RGB model
plava
• Osnovne (primarne) boje
prikazuju se u Dekartovom
bijela
magenta
koordinatnom sistemu.
• Dijagonala od crne
zelena
do bijele predstavlja
crna
liniju s jednakim
učešćem osnovnih
žuta
crvena
boja: nijanse sive boje
• Miješanjem osnovnih boja
dobiju se ostale nijanse.
• Intenzitet jedne komponente se može izraziti:
Modeli boja
Modeli boja
• CMY model boja je subtraktivni model boja
zasnovan na apsorpciji svjetlosti
• Manji procenat boje = svjetlija boja
• Bijela = 0% C + 0% M + 0% Y
• Crna (teoretski) =
100% C + 100% M + 100% Y
• U praksi (zbog aditiva u bojama)
dobije se tamnosmeđa boja
• Zato se dodaje crna – blacK
• CMYK model boja
• Tehnika četvorobojne štampe koristi CMYK
matrice (separacija slike na komponente)
Modeli boja
Modeli boja
• RGB
• Red (crvena)
• Green
(zelena)
• Blue (plava)
• CMYK
• Plava (Cyan)
• Ljubičasta
(Magenta)
• Žuta (Yellow)
• Crna (blacK)
• skalom 0...1
• skalom 0...255 (8 bita po boji)
• skalom 0%...100%
• Primjer:
• 0,25R + 0,50G + 0,00B
• 64R + 128G + 0G
• 25% R + 50% G + 0% B
• RGB → CMY
• C=1–R
• M=1–G
• Y=1–B
R,G,B = 0...1
CMY=0
C,M,Y
0...1
1
• CMY → RGB
• R=1–C
• G=1–M
• B=1–Y
• CMY → CMYK
•
•
•
•
K = min(CCMY,MCMY,YCMY)
CCMYK = CCMY – K
MCMYK = MCMY – K
YCMYK = YCMY – K
() – najmanja
j
j vrijednost
j
min()
• CMYK → CMY
• CCMY = CCMYK·(1 – K)·K
• MCMY = MCMYK·(1 – K)·K
• YCMY = YCMYK·(1 – K)·K
3
1.11.2012
Software za rastersku grafiku
Software za rastersku grafiku
doc.dr. Samir Lemeš
• Manipulacija rasterskom grafikom iz
operativnog sistema
• Karakteristike
• Software u sastavu OS
• Software uz hardware
• Profesionalni software
• Shareware/Freeware/Open Source
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Karakteristike
Manipulacija iz OS
• Karakteristike koje utječu na izbor software-a:
• Promjena veličine slike iz
Windows operativnih sistema.
• Potrebno je instalirati dodatni software:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Cijena (komercijalni, freeware ili shareware)
Podržani formati datoteka (PSD, PNG,...)
Naprednije teme: histogram, dubina boje
Filteri i efekti
Slojevi (layers)
Animacije (GIF, AVI)
Konverzija formata
Mogućnost rada s vektorskom grafikom
Mogućnost instaliranja proširenja (plug-ins)
Organizator/preglednik fotografija
Software u sastavu OS
•
•
•
•
•
MS Paint (MS Windows)
OpenOffice.org Draw, Impress(Linux/KDE)
KolourPaint (Linux / KDE)
CinePaint (Linux / Gnome)
GIMP (Linux / Gnome)
• "Image Resizer Powertoy for Windows XP"
• CodePlex "Image Resizer for Windows" 7
Software uz hardware
• Skeneri, Web
kamere, digitalni
fotoaparati
i video kamere
• Često se radi o
"light" verziji sa
ograničenim mogućnostima
• Izrada albuma (organizovanje kolekcija),
prenos slike s uređaja na računar, osnovno
editovanje (crvene oči, veličina slike,
konverzija formata)
1
1.11.2012
Profesionalni software
Adobe Photoshop
• Adobe Photoshop
• Corel PhotoPaint
• Adobe Fireworks
(do 2005 Macromedia)
• Microsoft Digital Image Suite 2006
Adobe Photoshop
Adobe Photoshop
• Aktuelna verzija je Adobe Photoshop CS6
(u sastavu Adobe Creative Suite CS6)
• Adobe Photoshop Extended je verzija za
kreiranje 3D slike, uređivanje pokretnih slika
(videa) i za napredne tehnike analize slike.
• Adobe Photoshop Express je Flash verzija za
online uređivanje slike na www.photoshop.com
• Adobe Photoshop Elements je jeftinija verzija
sa smanjenim mogućnostima (za 1/6 cijene).
• Osnovne funkcije Adobe Photoshop-a:
Corel PhotoPaint
Adobe Fireworks
Koristi .PSD format datoteka
Podržava dubinu boje do 48 bita
Može kombinovati vektorsku i rastersku grafiku
Omogućava rad sa slojevima i maskama
Ima alate za slobodno crtanje (brushes, canvas)
Ima alate za crtanje geometrijskih likova i teksta
Ima velik broj efekata (filtera) za korigovanje,
retuširanje ili umjetničku obradu slike
• Funkcionalnost se može proširiti dodacima
(Photoshop Plug-ins)
•
•
•
•
•
•
•
2
1.11.2012
Microsoft Digital Image Suite
Autodesk SketchBook
• Pro, Express, Designer, Mobile
Shareware / Freeware
Picasa
• Shareware – trial verzija, ograničena
funkcionalnost ili trajanje, za punu
funkcionalnost treba platiti licencu
• Freeware – potpuno besplatno,
najčešće pod GPL licencom
• GPL – General Public Licence:
pravo na korištenje u bilo koju svrhu, pravo na
izradu kopija i pravo na proučavanje, mijenjanje
i redistribuciju modificiranog programa
• Open Source – dostupan izvorni kod
• picasa.google.com
GIMP (www.gimp.org)
Paint.Net (www.getpaint.net)
• GNU Image Manipulation Program
3
15.11.2012
Osobine rasterske slike
Osobine rasterske slike
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
Rezolucija i veličina slike
Kompresija slike
Optičke varke
Toniranje
Kontrast
Histogram
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Rezolucija i veličina slike
Rezolucija i veličina slike
• Rezolucija se može izraziti kao:
• Svaki piksel se u memoriji računara predstavlja
kao broj koji predstavlja određenu boju.
• Kod RGB modela boja, svaki piksel se
predstavlja pomoću 3 bajta (24 bita)
• Svaki bajt predstavlja vrijednost R, G, B
komponente u boji
• Povećanjem rasterske slike, dolazi do pojave
pikselizacije (pikseli postaju vidljivi)
• Za prikaz na ekranu
uobičajena je
rezolucija od
96 dpi (dots
per inch)
• Printeri obično
imaju rezoluciju od 600 dpi
• Skeniranje: 1/2 rezolucije štampača
Rezolucija i veličina slike
Kompresija slike
• Veličina datoteke s rasterskom slikom zavisi od:
• Da bi se smanjila veličina datoteke u kojoj se
pohranjuje slika, vrši se kompresija.
• Kompresija može biti s gubitkom informacija
(lossy) i bez gubitka informacija (lossless)
p JPG)) može se
• Kod nekih formata datoteka ((npr.
podešavati stepen kompresije.
• Kod lossless kompresije originalna slika se
može rekonstruisati u identičnoj formi - nakon
dekompresije svaki piksel ima istu vrijednost
koju je imao prije kompresije.
• Ukupni broj piksela (12 MPx)
• Broj piksela po širini / visini (1024x768)
• Broj piksela po jedinici površine (200 dpi)
• Rezolucije slike (ukupnog broja piksela)
• Dubine boje (broja bita po pikselu)
• Algoritma za kompresiju
(lossless, lossy)
• Pogodnosti slike za kompresiju
(velike površine iste boje)
• Formata datoteke (JPG, BMP,...)
• Kompresija je postupak
smanjenja slike zasnovan na
otklanjanju viška informacija
1
15.11.2012
Kompresija slike
Kompresija slike
• Jedan od najčešćih algoritama za kompresiju je
lossless metod kompresije poznat kao
"Lemple-Zif-Welch (LZW) metod".
• Taj metod kompresije
značajno smanjuje sliku
samo ako slika sadrži
relativno veliki procenat
površina sa istom bojom.
• U prikazanoj slici sa
LZW kompresijom
smanjuje sliku
samo za 3%
• JPEG je standard za kompresiju slike koji je
razvila Joint Photographic Experts Group.
• Najbolje rezultate daje na prirodnim slikama.
• JPEG sa 100% originalnog
j j datoteku za 84%.
kvaliteta, smanjuje
• Ako se zadrži 80% originalnog
kvaliteta, razlika je teško uočljiva.
Datoteka je manja za 94%.
• Sa 60% originalnog kvaliteta,
datoteka manja za 95,2%.
Optičke varke
Optičke varke
• Nsiam mgoao vejroavti da svtanro rzamuiejm ono što
čtiam. Fnenoemnlana sanga ljduksog uma!
• Perma rzeulttaima itsaržiavnja na Cmabrigde
Uinervtisy, njie vžano kjoim rdeosljiedom su soležna
solva u rjičei, vžnao je smao da pvro i zdanje sovlo
bduu na sovm msjetu.
j
Osatatk mžoe btii u toatlonm
ndereu, a oept se mžoe čtitai bez prolbmea.
• To je ztao što ljuksdi maozk ne čtia svkao slvoo
psoenbo, ngeo rčijei kao cjlenie. Čuednso zar ne? A ja
sam ujevik mlisio da je spelovanje vanžo.
• Algroitmi za kopmreisju slike korsite ovkave
nesarvšeonsti ljusdkog oka i mozga.
• Koncentrirajte se na
krstić u centru.
• Odakle zelena tačka?
Optičke varke
Toniranje
• Spirala ili krug?
• Toniranje je tehnika prikaza nijansi boje
simulacijom kontinuiranih tonova pomoću
tačaka koje se razlikuju po veličini, obliku ili
međusobnom rastojanju (halftoning).
• Koriste se optičke iluzije koje se zasnivaju na
nesavršenosti ljudskog oka.
• Dithering je tehnika pomoću koje
se stvara iluzija veće dubine boje
pikselima iz
ograničene
palete
2
15.11.2012
Toniranje
Toniranje
• Diffusion dithering,
4 boje, 2.00 KB
• Pattern dithering,
4 boje, 1.31 KB
g
• Noise dithering,
4 boje, 2.36 KB
• Bez ditheringa,
256 boja, 6.00 KB
• Prilikom skeniranja slike s ditheringom
dolazi do interferencije mreža
• Interferencija talasa je
slaganje dva ili više talasa
tako da formiraju novi
geometrijski oblik
• Moirré je efekat koji se javlja
usljed interferencije mreže piksela na skeneru i
mreže odštampanih tačaka
Kontrast
Histogram
• Kontrast slike predstavlja vizuelnu osobinu slike
koja čini da se pojedini dijelovi slike uočljivo
razlikuju od pozadine.
• Slika malog kontrasta se doima sivom.
g
• Slika većeg
kontrasta ima
manju dubinu boje
(manje različitih
nijansi)
• Histogram ilustruje raspodjelu piksela u slici
brojanjem piksela koji imaju isti intenzitet boje.
• Histogram pokazuje da li slika ima dovoljno
detalja u sjenama
(shadows), srednjim
tonovima (midtones) i
svijetlim tačkama
(highlights).
• Neke digitalne kamere
imaju mogućnost
prikaza histograma slike
Histogram
Histogram
• Primjeri slike s različitim histogramom:
• Za više detalja, histogram treba biti što puniji
a) Preeksponirana slika (premalo tamnih piksela)
b) Dobra slika sa punim tonalitetom
c) Podeksponirana slika (premalo svijetlih piksela)
a)
b)
c)
3
15.11.2012
Formati datoteka
Formati datoteka
•
•
•
•
•
Rasterski formati
Vektorski formati
Hibridni formati
Video
Arhiviranje
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Formati datoteka
Rasterski formati
•
•
•
•
•
Rasterski (sadrže piksele: GIF, PNG, JPG)
Animacije (sekvence rasterskih podataka)
Vektorske datoteke (geometrijski podaci)
Metadatoteke (rasterski i/ili vektorski podaci)
PDL (Page Description Languages) – koriste se
za opis stranice (PDF, PS, HTML)
• Multimedijske datoteke mogu da sadrže sve
vrste podataka, uključujući i zvuk i/ili video.
• Kompresija podataka se koristi za
smanjenje veličine datoteke
•
•
•
•
•
•
Rasterski formati
Rasterski formati
• BMP ili DIB (Device Independent Bitmap) je
Microsoft rasterski format grafičke datoteke
• Podržava dubine boja od
1, 2, 4, 8, 16, 24 i 32 bita po pikselu
pohranjuju
j j slike
• U ovom formatu se p
koje koristi Windows clipboard (cut/copy/paste)
• Može koristiti RLE (Run-length encoding)
kompresiju bez gubitka podataka:
• ccccccccbbbbcccccccccccbbbbbbbbbccc
• 8c4b11c9b3c
• JPEG je standard za lossy kompresiju slike koji
je razvila Joint Photographic Experts Group.
• Najbolje rezultate daje na prirodnim slikama.
• Slika se dijeli na blokove od 8x8 piksela, zatim
se vrši diskretna kosinusna
transformacija svakog bloka.
• Zaokružuju se koeficijenti
transformacije prema matrici
BMP – Microsoft/IBM BitMaP
JP(E)G – Joint Photographic Experts Group
TIFF - Tagged Image File Format
GIF - Graphic Interchange Format
PNG - Portable Network Graphics
...
1
15.11.2012
Rasterski formati
Rasterski formati
• TIFF format (Tagged Image File Format) koristi
lossless metod kompresije LZW.
• Taj metod smanjuje sliku samo ako ona sadrži
veći procenat površina sa istom bojom.
prikazanojj slici TIFF
• Up
sa LZW kompresijom
smanjuje sliku samo za 3%
• Lossless kompresija ga čini
formatom za velike slike
kao što su geografske karte.
• GIF je dobar format za slike s velikim
uniformnim područjima boje s malo nijansi.
• Iako radi sa lossless LZW metodom, ograničen
je brojem boja na maks. 256 (8 bita).
j ne moraju
j biti jjednako raspoređene
p
u
• 256 boja
spektru nego se može izabrati set 256 boja koje
se stvarno pojavljuju u slici (paleta).
• Jedna od boja se može označiti kao providna
(transparent).
• Animirani GIF:
Rasterski formati
Vektorski formati
• PNG (Portable Network Graphics) je format za
lossless kompresiju rasterskih slika.
• Kako je GIF do 1.10.2006. bio zaštićen
patentom, PNG je nudio zamjenu za GIF.
j g
grayscale
y
i 24-bitne
• Podržava indeksirane boje,
slike, plus transparentnost kao opciju.
• Korištenje geometrijskih primitiva:
tačke, linije, krivulje, likovi ili
poligoni, koji matematičkim
izrazima opisuju dijelove slike.
• Izraz "vektor" predstavlja vezu
koordinatnog početka i tačke koju opisuje.
• Različite namjene:
Tabela boja
0
1
2
3
4
5
6
7
Podaci o pikselima
4
1
3
2
3
7
7
2
0
4
6
1
2
5
5
1
Slika
Ima smisla samo ako
ima mnogo piksela a
malo različitih boja
• DTP i dizajn: ai, cdr, EPS, PICT
• CAD: dwg, dxf, IGES, STEP, stl, 3ds
• Web: swf, svg, pdf
Vektorski formati
Vektorski formati
• Format "dwg" postoji od 1970, a patentiran od
strane firme Autodesk (AutoCAD) od 1982.
• Najviše korišten CAD format
• Izvorni kod nije javno dostupan
• Može da sadrži i 2D i 3D podatke
• Može sadržati i rasterske slike kao vanjske
reference (xref), koje nisu unutar dwg datoteke.
• Verzije AutoCAD novije od 2000, ne podržavaju
TIFF slike s LZW kompresijom,
osim u USA i Kanadi.
• Prilikom razmjene datoteka treba voditi računa
o verzijama dwg formata, koje uglavnom
odgovaraju verzijama AutoCAD-a.
• Postoji kompatibilnost unazad, tj. novije verzije
AutoCAD-a mogu otvarati starije verzije dwg.
• Može se snimiti datoteka kao starija verzija dwg
Verzija dwg formata
Verzije AutoCAD-a
DWG R11/12
AutoCAD Release 11, AutoCAD Release 12
DWG R13
AutoCAD Release 13
DWG R14
AutoCAD Release 14
DWG 2000
AutoCAD 2000, AutoCAD 2000i, AutoCAD 2002
DWG 2004
AutoCAD 2004, AutoCAD 2005, AutoCAD 2006
DWG 2007
AutoCAD 2007, AutoCAD 2008, AutoCAD 2009
DWG 2010
AutoCAD 2010, AutoCAD 2011, AutoCAD 2012
2
15.11.2012
Vektorski formati
Hibridni formati
• Za razmjenu među različitim softwareima
koriste se univerzalni formati, kao što su:
• dxf (Autodesk Drawing Exchange Format)
također ima različite verzije, kao i dwg
p
Exchange
g Specification)
p
)
• IGES ((Initial Graphics
je zasnovan na američkom ANSI standardu,
koji se razvijao do v.5.3 (1996)
• STEP (Standard for the Exchange of Product
model data) je zasnovan na međunarodnom
standardu ISO 10303.
• Metaformat je hibridni format koji sadrži i
rastersku i vektorsku grafiku
Video formati
Video formati
• Video sadrži:
• Progressive scanning (1080p) prikazuje sve
linije slike u svakom okviru (25fps)
• Interlaced scanning (1080i) prikazuje prvo sve
neparne a zatim sve parne linije slike: bolja
rezolucija kod statičkih slika, lošija
kod prikaza pokretnih objekata.
• slike (frames)
• zvuk (audio)
• Frame rate je broj slika koje se prikažu u
sekundi (fps); fps < 20: neprirodno kretanje
• Kino: 24 fps, TV PAL: 25fps, TV NTSC: 30fps
• Standard definition video (SD) ≤ 720x480.
• High definition video (HD):
• WMF (Microsoft Windows MetaFile; 16-bit)
• CGM (Computer Graphics Metafile)
• EMF (Enhanced MetaFile; 32-bit WMF)
• Skenirane rasterske slike se mogu vektorizirati.
• OCR (Optical Character Recognition) je
vektorizacija rasterskih slika
s prepoznavanjem teksta.
• Captcha
• 720p (1280 x 720)
• 1080i, 1080p (1920 x 1080)
Video formati
Arhiviranje
• Video bez kompresije zauzima
puno memorije; 1 sekunda
videa zahtijeva oko 30 MB.
• Codec je sredstvo za
kompresiju (za pohranjivanje)
ili dekompresiju videa (za reprodukciju).
• Popularni codeci su: MPEG-2 (DVD), MPEG-1,
RealVideo, Windows Media Video, Apple
Quicktime, DV, MPEG-4 (Divx, Xvid, MKV,...).
• Moraju se naknadno instalirati.
• Arhiviranje datoteka je prvobitno
korišteno za snimanje rezervnih kopija.
• Danas se koristi za "pakovanje" većih
količina podataka (datoteka, foldera)
u jednu li više datoteka, radi bržeg transporta
(obično u kombinaciji s kompresijom).
• Poseban software:
WinZIP, WinRaR
• ZIP arhive može
otvarati i OS.
3
22.11.2012
Vektorska grafika
Vektorska grafika
•
•
•
•
Prednosti i nedostaci
2D, 3D koordinate
Primitivi
Krivulje
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Prednosti i nedostaci
Prednosti i nedostaci
• U rasterskoj grafici slika je
predstavljena mrežom piksela.
• Nedostaci:
• Vektorska grafika sliku opisuje geometrijskim
likovima: tačke, linije, krugovi, funkcije,...
• Vektorski objekti imaju promjenljive atribute:
boja unutrašnjosti (fill), boja i debljina
granične linije (outline).
• Povećanjem vektorske grafike ne gubi se ništa
na kvalitetu slike (pikseli se ne povećavaju)
• Prikazom pomoću prostih geometrijskih likova
gubi se na prirodnosti prikaza
j
j
• Prirodne slike zahtijevaju
veliki broj geometrijskih
likova ili gradijente boja
• Vektorski formati datoteka
su manje univerzalni od
rasterskih (JPG, GIF,...)
Prednosti i nedostaci
Koordinate
• Primjer modeliranja 2D krivulje:
• Položaj geometrijskih likova određuje se
koordinatama u izabranom
koordinatnom sistemu
• 2D koordinatni sistem:
• zahtijeva puno memorije,
• povećanjem slike gubi se kvalitet.
• Oblik vektorskih slika nije ograničen na
pravouglove (kao kod rasterske grafike)
• Vektorski likovi se
mogu kombinovati
s rasterskim slikama
• Pravougli: x,y
• Polarni: r,θ
• 3D koordinatni sistem:
• Pravougli: x,y,z
• Cilindrični: r,θ,z
• Sferni: r,θ,φ
1
22.11.2012
Koordinate
Koordinate
• Osim izbora tipa koordinatnog sistema,
potrebno je usvojiti mjernu jedinicu (m, cm, mm)
• CAD crteži se crtaju po pravilu u mjerilu 1:1,
a mjerilo se bira neposredno prije štampanja
• Globalni koordinatni sistem ((WCS – World
Coordinate System) je zajednički za sve
prikazane objekte
• Lokalni koordinatni sistem (UCS – User
Coordinate System) se koristi da se olakša
modeliranje složenih oblika
• Afinim transformacijama se objekti iz lokalnog
mogu lako iskazati globalnim koordinatama
• Lokalni k.s. se kreće s objektom
• Relativne lokacije i orijentacije
z
dva koordinatna sistema su
z'
z
definirane transformacionom
y'
x'
matricom
x
• Položaj 2D UCS se definiše
y
koordinatama koordinatnog
početka u WCS i pravcem x-ose
Primitivi
Primitivi
• Osnovni elementi koji grade 2D sliku su:
• Osnovni elementi koji grade 3D sliku su:
• tačka (point),
• duž (line),
• krug (circle), luk (arc),
elipsa (ellipse, oval),
• trougao (triangle), četvorougao (rectangle),
poligon (polygon) – pravilni n-strani poligoni,
• polilinija (polyline) – višestruka izlomljena linija
• krivulja (curve, spline) – glatka krivulja definisana
čvornim tačkama
• tekst (text)
•
•
•
•
•
•
•
svi 2D primitivi (definisani s 3 koordinate),
prizma (box, wedge, cube)
cilindar (cylinder)
konus (cone)
kugla (sphere)
piramida (pyramid)
torus (toroid)
• Osim primitivima, modeliranje se vrši
i transformacijom 2D kontura
Primitivi
Primitivi
• Prije crtanja 2D primitiva u 3D prostoru,
potrebno je odrediti na kojoj ravni će se nalaziti
• Mogu se koristiti koordinatne ravni, površine na
drugim objektima, ili referentne (pomoćne) ravni
g biti apsolutne
p
((WCS ili UCS)) i
• Koordinate mogu
relativne (u odnosu na prethodnu tačku)
• Za lakše pozicioniranje 2D primitiva, koriste se
relacije (constraints):
paralelnost, okomitost,
tangente, simetrija,...
• Postojeće tačke na
vektorskom crtežu se
mogu koristiti za
relativno pozicioniranje
novih objekata (OSNAP)
• Može se ograničiti kretanje kursora pomoću
mreže pomoćnih linija (SNAP),
odnosno definisanjem koraka
(tako da se mogu zadati
samo koordinate na
određenom rastojanju)
2
22.11.2012
Primitivi
Primitivi
• Krug se može definisati na više načina:
• Luk se može definisati
na više načina:
•
•
•
•
•
•
centar + poluprečnik
centar + prečnik
2 tačke na prečniku
3 nekolinearne tačke
2 tangente + poluprečnik
3 tangente
• Često se krug crta i kad
je potrebno nacrtati luk,
a zatim se nepotrebni
dijelovi brišu
•
•
•
•
•
•
•
•
3 tačke (bitan je redoslijed)
početak, centar, kraj
početak, centar, ugao luka
početak, centar, dužina tetive
početak, kraj, ugao luka
početak, kraj, tangenta na kraju luka
početak, kraj, poluprečnik
početak, kraj,
tangenta na početak luka
Primitivi
Primitivi
• Elipsa se može definisati:
• Segmenti polilinije
predstavljaju posebne
objekte, čije se krajnje tačke
poklapaju s krajnjim tačkama
drugih segmenata
• Segmenti mogu biti duži i lukovi
• Ravni segment (duž) može biti tangenta na luk,
a lukovi mogu imati zajedničku tangentu
• centar, 2 krajnje tačke na 2 ose na 90°
• 2 krajnje tačke 1 ose, krajnja tačka 2. ose
• Pravilni poligoni se definišu:
• brojem stranica (5-ugao, 7-ugao)
• centrom
• poluprečnikom opisanog
(circumscribed) ili upisanog
kruga (inscribed circle)
Krivulje
Krivulje
• Za crtanje složenijih geometrijskih oblika nisu
dovoljni primitivi koji se sastoje od ravnih i
lučnih segmenata, nego se koriste
parametarske krivulje.
• Krivulja se modelira kao polinom:
x = x(t), y = y(t), z = z(t)
gdje su x(), y(), z() polinomi, a t je parametar
• Linearni:
f t   at  b
• Kvadratni: f t   at 2  bt  c
f t   at 3  bt 2  ct  d
• Kubni:
• Parametarske krivulje se
definišu kontrolnim tačkama
ili čvorovima
• Kontrolne tačke su set tačaka koje utječu
na oblik krivulje
• Čvorovi su
kontrolne tačke
koje leže na krivulji
3
22.11.2012
Parametarske krive i površine
Parametarske krive i površine
•
•
•
•
•
Kontinuiteti
Parametarske krivulje
Parametarske površine
NURBS
Primjeri
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Kontinuiteti
Kontinuiteti
• Zakrivljene linije i površine se ne mogu uvijek
opisati linearnim, kružnim segmentima ili
matematičkim funkcijama
• Krivulje se konstruišu povezivanjem krajeva
više manjih segmenata, koji su najčešće
opisani polinomima: f(t)=at3+bt2+ct+d
• Najčešće se koristi polinom 3. stepena
• Vrijednosti parametra "t" su u intervalu [0,1]
• Kontinuitet opisuje vezu, odnosno pravila o
tome kako se vrši povezivanje, a može biti:
• t = 0 – početak segmenta
• t = 1 – kraj segmenta
• Parametarski kontinuitet
• Geometrijski kontinuitet
• Parametarski kontinuitet je koncept koji opisuje
promjenu vrijednosti parametra duž krivulje
• Parametarski kontinuitet se može uporediti s
krivuljom koja opisuje kretanje objekta, i u tom
slučaju vrijeme predstavlja parametar "t"
• Promjena se opisuje izvodima
Kontinuiteti
Kontinuiteti
• Prvi izvod (derivacija) polinoma koji opisuje
segment krivulje predstavlja tangentu na tu
krivulju.
dx
x  at 3  bt 2  ct  d
 3at 2  2bt  c
dt
gj
• Analogija:
• Parametarski kontinuitet može imati vrijednosti:
• Brzina je prvi izvod pređenog puta
• Ubrzanje je drugi izvod pređenog puta,
odnosno prvi izvod brzine
•
•
•
•
•
C−1: krivulje imaju prekide (diskontinuitete)
C0: krivulje su spojene (imaju zajedničku tačku)
C1: prvi izvodi krivulja su jednaki
C2: prvi i drugi izvodi krivulja su jednaki
Cn: izvodi od prvog do n-tog su jednaki
• Kontinuitet predstavlja pokazatelj zakrivljenosti
krivulje na prelazu segmenata
1
22.11.2012
Kontinuiteti
Kontinuiteti
• Geometrijski kontinuitet se definiše:
• Da bi se osigurao C2 kontinuitet, polinomi koji
opisuju segmente moraju biti najmanje 3. reda.
• Vrste parametarskih krivulja 3. reda:
• G0 kontinuitet predstavlja neprekidnost krivulje u
tački dodira segmenata
• G1 kontinuitet podrazumijeva zajednički pravac
vektora tangente u tački dodira segmenata.
• G2 kontinuitet p
podrazumijeva
j
da segmenti
g
imaju
j
zajednički centar zakrivljenosti u tački dodira
• Smjer (ne obavezno i intenzitet) tangenti se
poklapa, odnosno vrijednosti tangenti na
krajevima dva segmenta su proporcionalne
• Parametarski kontinuitet implicira geometrijski,
dok obrnuto ne mora da vrijedi
• Hermitove - dvije krajnje tačke i dva vektora
tangenti u krajevima
• Bezier - dvije krajnje tačke i dvije druge tačke koje
definišu vektore tangenti u krajevima
• Splajnovi - četiri kontrolne tačke
• C1 i C2 kontinuitet u tačkama dodira
• Približavaju se svojim kontrolnim tačkama, ali ih ne
moraju uvijek dodirnuti
Parametarske krivulje
Parametarske krivulje
• Hermitova forma za
definisanje krivulja
trećeg reda:
segment krivulje je
definisan pomoću
2 krajnje tačke i
2 vektora tangenti
na krajevima
• Postoji problem
određivanja
intenziteta tangenti
• Bézierova forma rješava problem određivanja
intenziteta vektora tangenti tako što te vektore
zamjenjuje početnim i krajnjim tačkama
• Četiri kontrolne tačke, od kojih su dvije čvorovi
j
• Kod Hermitovih i Bézierovih krivulja,
pomjeranjem samo
jedne kontrolne tačke
"oslonac"
utječe se na cijelu
"tetiva"
krivulju.
Parametarske krivulje
Parametarske krivulje
• Ako nema C1 kontinuiteta, pomjeranjem tačke
P5 gubi se "glatki prelaz" između segmenata:
• Kod B-splajna, svaka
kontrolna tačka utječe
na 4 segmenta krivulje
• Uniformni B-splajn ima
sve segmente iste dužine
• NeUniformni, Racionalni B-Splajnovi (NURBS)
mogu imati segmente različitih dužina
• Par parametarskih kubnih krivulja s C2
kontinuitetom naziva se B-spline
(B-splajn)
2
22.11.2012
Parametarske površine
Parametarske površine
• Bézier površine se formiraju
od Bézier krivulja:
• U početku su se NURBS površine koristile u
avio i automobilskoj industriji, ali se danas
koriste i u drugim granama tehnike
• U CAD modelu se ne pohranjuju podaci o
polinomima, nego koordinate kontrolnih tačaka
• NURBS površine su glatke (imaju kontinuitet
višeg reda), i ne mogu modelirati površine
samo sa C0 kontinuitetom
• Obično se zakrivljene površine modeliraju
mrežom NURBS površina
• Rubne krivulje su Bézier
krivulje s parametrima s i t
• Svaka krivulja konstante s ili t
je Bézier krivulja
x(s,t)
Parametarske površine
Prednosti NURBS površina
• Mreža površina je skup površina koje su
međusobno spojene po ivicama
• Transformacije (rotacija, translacija, skaliranje)
se vrše preko kontrolnih tačaka
• Koriste jednu matematičku formu i za analitičke
(npr. konus) i za nepravilne površine
j
j fleksibilnost oblika
• Obezbjeđuju
• Racionalnije koriste memoriju računara
(zahtijevaju manje memorije od drugih metoda)
• Mogu se realizovati velikom brzinom pomoću
numerički stabilnih i pouzdanih algoritama.
• Površine su spojene duž cijelih ivica
• Svaka površina mora biti četverougla
OK
Ne valja
OK
Primjeri
Ne valja
Primjeri
3
29.11.2012
Osnove 2D CAD
Osnove 2D CAD
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
•
AutoCAD interfejsi
Komandna linija
Visual LISP
Upotreba miša
Ribbon
Model Space
Slojevi
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
AutoCAD interfejsi
AutoCAD interfejsi
1. Ribbon
2. Menu Browser
3. Steering Wheels
4. InfoCenter
5. Tool Palettes
6. Command Prompt
7. Viewports
8. Status bar
9. ShowMotion
10. ViewCube
11. QuickAccess Toolbar
12. Action Recorder
• AutoCAD je prvi CAD software koji se mogao
pokrenuti na MS-DOS PC platformi
• Prvobitno nije bio moguć istovremeni prikaz
slike i teksta
(komandne linije)
• Tipka F1 se
koristila za
prebacivanje
fokusa između
2 virtualna displeja
AutoCAD interfejsi
Komandna linija
• U novijim verzijama se F1 koristi za "Help"
funkciju (kao i sve ostale Windows aplikacije)
• F2 se koristi za prelazak u prozor s
komandnom
linijom
• AutoCAD je
zasnovan na
programskom
jeziku AutoLISP
(Visual LISP)
• Bez obzira na način unošenja (menu, ribbon,
toolbar,...), svaka naredba se interpretira u
Visual LISP-u i ispisuje u komandnoj liniji
• Neke naredbe
zahtijevaju unos
dodatnih
parametara,
koji se unose na
različite načine
1
29.11.2012
Visual LISP
Upotreba miša
• Visual LISP je programski jezik – interpreter.
• Programi u računaru se izvršavaju tako što se
naredbe programskih jezika (Pascal, C++,
Visual Basic, C#,...) prevode u kôd razumljiv
mikroprocesoru (mašinske instrukcije)
• Interpreter prevodi naredbe u trenutku
pokretanja programa; izvorni kod je dostupan
• Kompajler (compiler) prevodi naredbe i
pohranjuje ih u binarnom obliku, programi se
pokreću već prevedenim kôdom.
• Miš standardno ima 3 tipke:
desna, lijeva i srednja (točak).
Ribbon – traka s alatima
Ribbon – traka s alatima
• Po uzoru na SolidWorks i Office 2007, od
verzije 2009 zamijenio Toolbar trake s alatima
• Naredbe su grupisane u Tabove, koji se dijele
na Panele
g zadržavanja
j
• Nakon kratkog
iznad svakog alata, pojavi se
opis te naredbe
• Paneli se mogu premještati
• Workspace je pohranjena
kombinacija alata i traka
• Ctrl + 3 otvara/zatvara Tool Palette
(palete s alatima)
• Palete su kategorisane po
namjenama (Architectural,
Civil, Mechanical, Structural,...)
• Posebne edicije AutoCAD-a
imaju namjenski kreirane
palete s gotovim blokovima za
pojedine oblasti (Architecture,
Mechanical,...)
Model Space
Model Space
• Postoje dva načina crtanja u AutoCAD-u.
• Normalni način se naziva "Model space".
• Ima 3 dimenzije, sve u njemu se crta u mjerilu
1:1, u perspektivi, aksonometriji ili 2D
p g
pogledima
• Drugi način rada, "Paper space" ima samo 2
dimenzije i vizualizira se kao list papira.
• U njemu se postavljaju "Vieports", odnosno
pogledi na modelski prostor. Tako se detalji i
presjeci smještaju na crtež.
• Svaki Viewport može
imati različito mjerilo,
orijentaciju i prozor
isijecanja.
Lijeva tipka = Select
Shift + lijeva tipka = Remove Selection = Esc
Srednja tipka = Pan (pomjeranje ekrana)
2x srednja tipka = Zoom Extents
Shift + srednja tipka = Orbit
(3D rotacija)
• Desna tipka = brzi meni ili
Enter (kraj naredbe)
• Scroll = Zoom in/out
•
•
•
•
•
2
29.11.2012
Model Space
Model Space
• U statusnoj traci se nalazi tipka "PAPER" ili
"MODEL", u zavisnosti koji način rada se koristi
• Unutar jedne AutoCAD datoteke može se
kreirati više prostora papira, koji se nazivaju
"Layout", a biraju se u donjem lijevom uglu
• Samo u Layout-u se može birati i prostor
modela i prostor papira.
• U prostoru papira se smještaju "prozori" za
prikaz modela (View, Viewports, New), koji
mogu biti pravougli ili nepravilni
• Kod kreiranja, mogu se koristiti standardni
rasporedi za 2D i 3D crteže, a mogu se
dodavati i proizvoljni pogledi na model.
• Osim pogleda na
model, na Layout
se mogu dodavati
i drugi AutoCAD
objekti, kao što
su kote, tekst,
tabele,....
Model Space
Slojevi
• Iako se crteži mogu štampati direktno iz
modelskog prostora, za složenije crteže znatno
je pogodnije štampanje iz prostora papira.
• Najvažniji
aspekti koje
treba podesiti
su mjerilo
(plot scale) i
format papira
• Print Preview
• CAD crtež se može razdvojiti
na posebne slojeve, koji se
ponašaju kao providne folije.
• Svaki objekat na crtežu pripada određenom
sloju, a svaki sloj ima definisane osobine
objekata koji mu pripadaju, kao što su boja i
debljina linije.
• Promjenom osobina sloja (tip, boja, debljina
linije,...) automatski se mijenja ta osobina svim
objektima koji pripadaju tom sloju.
Slojevi
Slojevi
• Prebacivanjem objekta iz jednog sloja u drugi
automatski se mijenjaju i osobine tog objekta.
• Pojedini slojevi se mogu po potrebi uključiti i
isključiti, tako da se lako dobiju različite
varijante crteža (npr. sa ili bez šrafure, kota...).
• Najčešće se na posebne slojeve razdvoje
simetrale, kote, šrafura,
glavne linije, tekst, tako
da se brzo može dobiti
crtež bez šrafure ili
bez kota.
• Debljine linija su se nekad tek prilikom
štampanja vezale s određenom bojom
• Debljina linije može biti izražena u mm.
• Bylayer = debljina svih
j u sloju
j
linija
• Display scale = faktor
kojim se množe sve
debljine linija u crtežu
3
29.11.2012
2D CAD terminologija
2D CAD terminologija
•
•
•
•
•
Unošenje koordinata
Osobine linija
Kote
Šrafura
Tekst
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Unošenje koordinata
Unošenje koordinata
• Koordinate se unose u neutralnim jedinicama
• Unos koordinata može biti:
• U ravni se koordinate unose u formi x,y
• U prostoru se dodaje i 3. koordinata: x,y,z
• Realni brojevi se uvijek pišu s tačkom, a ne sa
zarezom: 3 / 2 = 1.5 (a ne 1,5)
R θ
• Polarne koordinate se unose u formi R<θ
• Relativne koordinate počinju znakom @ i
mjere se od posljednje nacrtane tačke
•
•
•
•
Izborom tačke na ekranu pomoću miša
Unošenjem brojeva s tastature pored kursora
Pomoću komandne linije (koristeći skraćenice)
Koristeći postojeće, već nacrtane objekte (OSNAP)
• Koordinate tačaka se mogu zadati:
• apsolutno (u odnosu na WCS)
• relativno (u odnosu na
prethodno nacrtanu tačku)
Unošenje koordinata
Unošenje koordinata
• Cilindrične koordinate:
r<θ,z
• Kod polarnih koordinata
ugao se mjeri od x-ose:
• r: radijus u ravni xy
• θ: ugao od x-ose (u ravni xy)
• z: udaljenost od ravni xy
• Sferne koordinate:
R<θ<φ
• R: radijus u prostoru
• θ: ugao od x-ose (u ravni xy)
• φ: ugao od ravni xy
• 20<0 = 20,0
• 35<-90 = 35<270
• Mogu se unositi:
•
•
•
•
Pozitivni brojevi (4)
Negativni brojevi (-2)
Realni brojevi (4.5)
Razlomci (3/5)
• Shift + Desni klik = OSNAP
1
29.11.2012
Unošenje koordinata
Osobine linija
• Pomoćne linije se pojavljuju
kad se kursor zadrži
na OSNAP tački
• Najčešće OSNAP tačke:
• Po pravilu se osobine linija definišu pomoću
slojeva, tako da se brzo mogu mijenjati.
• Osobina "Bylayer" predstavlja vezu između
osobine sloja i osobine bilo kojeg objekta na
crtežu; eksplicitne osobine nisu vezane za sloj
• Koristi se RGB model boja
• White nije bijela;
zavisi od boje podloge
• Boje se koriste za vizualno
prepoznavanje slojeva
•
•
•
•
•
•
END – krajnja tačka
MID – sredina duži ili luka
CEN – centar luka ili kružnice
PER – normala (perpendicular)
TAN – tangenta na kružnicu
INT – presjek 2 linije
(intersection)
Osobine linija
Osobine linija
• Debljina linije se zadaje u mm ili u inčima
• Početna vrijednost "Default" je 0,25 mm
• Debljina "0" se prikazuje kao 1 piksel širine, a
štampa se kao najtanja moguća linija koju može
p zadati štampač.
p
da odštampa
• Opcija "Display Lineweight" specificira da li će
sve linije biti prikazane
s debljinom 1px
• Linije mogu biti debljine
od 0,05 do 2,11 mm
• Tip linije se određuje
osobinom "Linetype"
• Puna linija: "Continuous"
• Svi ostali tipovi se moraju
posebne datoteke
učitati iz p
"acadiso.lin"
• Najčešće se koriste:
Kote
Kote
• Korištenje slojeva olakšava kotiranje
• Kotiranje je asocijativno (odražava stvarne
dimenzije objekata) i zato se crta u mjerilu 1:1
• Različiti tipovi kota:
• Dimension line
glavna kotna linija
• Extension line
pomoćna kotna linija
• Center: za simetrale
• Hidden: za nevidljive
(zaklonjene) linije
• Vrsta kote se određuje prema položaju glavne
kotne linije (dimension line):
• Linearne: horizontalne, vertikalne, kose (aligned)
• Radijalne: prečnik (diameter) i poluprečnik (radius)
• Ugaone (angular)
2
29.11.2012
Kote
Kote
• Osobine kota se
podešavaju u
Annotate, Dimensions
• Properties,
Text override
za "laganje"
izmjerene veličine
• Unos specijalnih
simbola:
• Arhitektonske kote:
Modify, Symbols and Arrows, Arrowheads
• Ako veličina kota
ne odgovara:
Modify, Fit,
Use overall scale
•
•
•
•
%%d: stepen "°" (degree)
%%c: fi "ø" (circle)
%%p: plus-minus "±"
<>: izmjerena dimenzija
Šrafura
Šrafura
• Šrafura se crta na
posebnom sloju
• Hatch (tipka u
Draw panelu)
p
• Pick internal point:
dovoljno je kliknuti
u unutrašnjost
konture koju treba
šrafirati
• "T" (settings)
• Pattern: vrsta šrafure
• Angle: ugao za koji se
zakreću sve linije šrafure
• Scale: Faktor povećanja
j j između linija
j
rastojanja
• Eventualno treba isključiti
neke slojeve, ako smetaju
prilikom definisanja granica šrafure.
Tekst
Tekst
• Tekst može biti: Single Line i Multiline Text
• Single line je kratki tekst za koji se mogu
zadati 3 parametra:
• Osobine teksta
se definišu na:
Annotation,
Text Style
• Koriste se
Windows
True Type fontovi
• Ranije su se koristili vektorski SHX fontovi
• Nedostatak TTF može nastati kod prenošenja
crteža na druge računare
• Opcija J (Justify) bira
koja se tačka definiše
• Specify height: visina
teksta u izabranim jedinicama mjere
• Specify rotation angle:
ugao nagiba teksta
• Multiline se koristi za
duže komentare na crtežu
3
29.11.2012
2D CAD software
2D CAD software
•
•
•
•
Karakteristike
Univerzalni software
Software za arhitekturu
Hibridni software
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Karakteristike
Karakteristike
• CAD software se može podijeliti na 3 kategorije:
• Software se može izabrati na osnovu 5 pitanja:
• Univerzalni software
• Specijalizirani namjenski software
• Hibridni software
(kombinacija univerzalnog i specijaliziranog)
• Specijalizirani software ima usku namjenu:
•
•
•
•
•
Planiranje i projektovanje kuhinjskih elemenata
Projektovanje eksterijera (parkovi, bašte,...)
Fotorealistična vizualizacija
Projektovanje instalacija
Dizajn enterijera...
Karakteristike
• Univerzalni CAD software ima alate za crtanje
najsličnije tradicionalnom crtanju.
• Modifikacije dizajna mogu biti vrlo spore.
• Razvijaju se dodaci (add-on, plug-in,...) koji
proširuju
p
j funkcionalnost, i tako nastaje
j hibridni
software.
Primjer: AutoCAD + Smart Architect.
• AutoCAD obezbjeđuje osnovnu funkcionalnost,
a Smart Architect objekte za crtanje zidova,
vrata, krovova,...
1. Da li firma i poslovni partneri već koriste neki
CAD software? Mogu li se razmjenjivati formati?
2. Koji su hardverski zahtjevi? Da li već imate
računar sa dovoljno memorije, grafičkim
adapterom i odgovarajućim performansama?
3. Koliko imate vremena za savladavanje novog
software-a? Postoji li literatura, na kojem jeziku?
Ima li kurseva za taj software i po kojoj cijeni?
4. Šta namjeravate raditi?
5. Postoje li biblioteke
gotovih elemenata?
Karakteristike
Univerzalni
Namjenski
AutoCAD
AutoCAD LT
ProgeCAD
Bricscad
RealCAD
Home Designer Pro PLUS
ArchiCAD
SketchPLUS
Revit
AutoCAD + Smart Architect
Chief Architect
Home Designer Pro
Hibridni
1
29.11.2012
Univerzalni software
AutoCAD LT 2013
• AutoCAD je 2D i 3D software za tehničko
crtanje opšte namjene, bez alata za arhitekturu.
• Koriste se add-in aplikacije (Smart Architect,...)
da se olakša crtanje zidova, krovova, vrata, itd.
s
• AutoCAD LT jje 2D CAD alat, kompatibilan
p
AutoCAD-om, bez mogućnosti nadogradnje
aplikacijama, 3D modeliranja i
vizualizacije, rada s rasterskim slikama.
• Namijenjen je korisnicima kojima
trebaju samo 2D tehnički nacrti i skice
(npr. nadzor procesa projektovanja).
Univerzalni software
ProgeCAD
• ProgeCAD: je "klon" AutoCAD-a zasnovan na
programskom jezgru (engine) IntelliCAD.
• Kao i drugi slični software-i (ZWCAD, GSTAR)
ima slabu podršku, ali
je relativno jeftin.
• Kao i AutoCAD, nije
namijenjen za
arhitekturu nego za
crtanje "linija po linija".
• Cijena: $300 do $700.
Bricscad
Univerzalni software
• RealCAD Pro se koristi u kombinaciji sa
Google SketchUp, koji se koristi za
konceptualno 3D modeliranje, a RealCAD ili za
3D modeliranje ili za crtanje 2D detalja.
2
29.11.2012
Software za arhitekturu
Software za arhitekturu
• Specijalizirani namjenski CAD software je
razvijen samo za jednu određenu namjenu.
• Rade brže; koriste "inteligentne" objekte (vrata,
stepenice,...) umjesto geometrijskih likova.
g
• Nedostatak: mogu
ograničiti dizajn jer
ne mogu konstruirati
nove objekte, usko
polje primjene, ili
unaprijed definisani
izgled 2D crteža.
• ArchiCAD je posebno dobar za velike
arhitektonske projekte (višespratnice, sportske
hale, shopping centri,...).
• Nedostatak: visoka cijena ($6000 - $9000)
Software za arhitekturu
Revit
• Revit je (kao i ArchiCAD) BIM software, koji su
kreirali autori software-a ProEngineer, a od
2002. godine razvija ga kompanija AutoDesk.
• Building information modeling (BIM) je
proces generisanja i upravljanja podacima o
građevini tokom njenog cijelog životnog ciklusa.
• BIM pokriva geometriju,
prostorne relacije, geografske
informacije, količine i osobine
komponenti građevine (npr.
detalji o vlasniku ili proizvođaču).
Revit
Software za arhitekturu
Revit Architecture 2013
AutoCAD Architecture
AutoCAD
Kreiran za BIM
Kombinuje arhitektonske
alate s poznatim AutoCAD
radnim okruženjem
Profesionalni alati za crtanje
Koristi se za konceptualnu
analizu održivog dizajna
Parametarske komponente
građevine (sklopovi i
elementi iz obimne
biblioteke g
gotovih blokova))
Jedan 3D model – više 2D
prikaza
Mogućnost razmjene
različitih formata datoteka:
RVT, DWG DXF, FBX,
GBXML, DGN
AutoCAD 3D alati za
crtanje, sa konceptualnim
dizajnom slobodnih formi
3D modeliranje
površinskim, solid ili žičanim
modelima
Dinamički blokovi
(biblioteke gotovih
elemenata))
Arhitektonski objekti
j
kojij
oponašaju izgled i
ponašanje stvarnih objekata Kreiranje 2D presjeka i
(zidovi, prozori, vrata,
pogleda od 3D modela iz
stepenice,...)
drugih formata
Brzo crtanje objekata
specifičnih za arhitekturu
• Chief Architect je software više raprostranjen
u Americi nego u Evropi.
• Više je prilagođen modeliranju individualnih
zgrada nego velikih objekata.
• Jeftinijij od ArchiCAD-a (($3000))
Upravljanje
dokumentacijom pomoću
Layout-a
Presjeci i detalji sa šrafurom
DWG tehnologija
DWG tehnologija za
univerzalnost razmjene
datoteka
3
29.11.2012
Chief Architect
Software za arhitekturu
• Designer Pro: koristi Chief Architect model, a
namijenjen je prvenstveno za male projekte.
• Alati za 2D crtanje su slabiji, koristi se u
kombinaciji s univerzalnim CAD programima.
Home Designer Pro
Hibridni CAD software
• Početni dizajn se kreira u namjenskom, a zatim
se u univerzalnom software-u dotjeruju detalji.
• Prednost: mogućnost podjele posla na čitav
projektni tim
• Nedostatak:
gubitak veze
3D modela i
2D crteža
• Primjer: Home
Designer
Pro PLUS.
AutoCAD + Smart Architect
Smart Architect
• U decembru 2009 kompanija
koja je autor S.A. je zatvorena,
nakon smrti osnivača
(Gary D'Arcy), nakon čega je kompanija "CAD
International" otkupila prava na taj software.
• To
T cover the
th costt off providing
idi new authorisation
th i ti
codes and to fund future development of the
software, this year there is a service fee of $99 for
each renewal code.
• To pokazuje da nabavka software-a zahtijeva
oprez prilikom izbora dobavljača.
4
6.12.2012
Formati CAD datoteka
Formati CAD datoteka
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
Konverzija formata
AutoCAD .DWG
AutoCAD .DXF
Revit .RVT
ArchiCAD .PLN
PLN
Adobe .PDF
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Konverzija formata
Konverzija formata
• Pod prevođenjem podataka iz jednog formata u
drugi podrazumijeva se prevođenje geometrije
(žičane, površinske ili solid), ali i ostalih
podataka: atributi, metapodaci, struktura
složenog sklopa i podaci o karakteristikama.
• Postoje 3 metode konverzije:
AutoCAD .DWG
AutoCAD .DWG
• DWG ("drawing") je binarni format
datoteke za pohranjivanje 2D i 3D
podataka o dizajnu i metapodataka.
• DWG datoteke mogu da otvore svi vodeći
CAD paketi: AutoCAD, IntelliCAD (svi programi
koji koriste taj engine), Revit, ArchiCAD,
Bricscad, Progecad, VariCAD, VectorWorks,...
• Prilikom razmjene
datoteka treba voditi
računa o verzijama
dwg formata
• Verzije dwg formata uglavnom odgovaraju
verzijama AutoCAD-a.
• Postoji kompatibilnost unazad, tj. novije verzije
AutoCAD-a mogu otvarati starije verzije dwg.
j verzija
j dwg
g
• Može se snimiti datoteka kao starija
• Direktni CAD export/import
unutar CAD software-a (open, save as)
• Direktni prevodioci (posebni alati)
Mogu raditi samostalno, ili se zahtijeva instalacija
dodatka na CAD software,
software jer koriste API izvornog
software-a
• Univerzalni formati za razmjenu podataka
Ti formati mogu biti međunarodni standardi (STEP,
IGES), ili kvaziindustrijski standardi, namjenski
razvijeni formati od strane proizvođača
(DXF).
Verzija dwg formata
Verzije AutoCAD-a
DWG R11/12
AutoCAD Release 11, AutoCAD Release 12
DWG R13
AutoCAD Release 13
DWG R14
AutoCAD Release 14
DWG 2000
AutoCAD 2000, AutoCAD 2000i, AutoCAD 2002
DWG 2004
AutoCAD 2004, AutoCAD 2005, AutoCAD 2006
DWG 2007
AutoCAD 2007, AutoCAD 2008, AutoCAD 2009
DWG 2010
AutoCAD 2010, AutoCAD 2011, AutoCAD 2012
DWG 2013
AutoCAD 2013
1
6.12.2012
AutoCAD .DXF
Revit .RVT
• DXF (Drawing Exchange Format) je CAD
format namijenjen za razmjenu podataka
između AutoCAD-a i drugih programa
• Postoji i ASCII i binarna verzija DXF datoteka.
podrške za
• Nedostatak DXF-a jje izostanak p
složene objekte, kao što su
ACIS solid modeli i regioni,
dinamički blokovi,...
• Revit u .RVT datoteke pohranjuje BIM modele.
• Obično se građevina modelira od 3D objekata,
koji su parametarski 3D objekti (prozori, vrata)
ili 2D objekti za tehničke crteže (šrafure) i koji
se u Revit-u nazivaju "Family", a
pohranjuju se u .RFA datoteke.
• Po potrebi se .RFA objekti
importuju u RVT bazu podataka.
• Nijedan drugi software
ne otvara .RVT datoteke
Revit .RVT
ArchiCAD .PLN
• Autodesk svake godine
nudi novu verziju Revit-a.
• Model se ne može snimati u ranijoj verziji.
• Revit nema vlastiti format za crteže; on je više
podataka za crteže urađene u drugim
baza p
g
formatima (DWG, PDF)
• Za Revit važi fraza: "a change anywhere is a
change everywhere", zato što u RVT datoteci
ima jedan 3D model sa više presjeka, detalja i
pogleda.
• ArchiCAD koristi nekoliko formata datoteka:
• Osnovni format je "Solo Project" (.PLN). Sadrži
sve podatke o modelu, kao i poglede, postavke
i reference na zajedničke biblioteke.
g format jje "Archive" ((.PLA),
) kojij jje sadrži i
• Drugi
sve dijelove iz
biblioteke, pozadinske
slike i
teksture.
Adobe .PDF
Adobe .PDF
• Portable Document Format (PDF)
je format zapisa dokumenata kojeg je kreirala
kompanija Adobe Systems 1993. godine.
• Koristi se za pohranjivanje 2D dokumenata koji
ne zavise od uređaja i rezolucije štampanja.
• Iako nije CAD format, ovo je čest format za
razmjenu podataka, jer je univerzalan.
• Svaki PDF dokument sadrži kompletan opis
dokumenta, uključujući rasterske slike,
tekst, vektorsku grafiku, a može
sadržavati i fontove.
• Za prikaz PDF-dokumenata potreban je
software (Adobe Reader, Foxit Reader,...).
• AutoCAD 201x može koristiti PDF datoteke kao
podlogu za crtanje (PDF Underlay), pri čemu se
bira stranica, mjerilo i položaj na CAD crtežu.
• Vektorski objekti iz
PDF datoteke se tako
mogu koristiti za
OSNAP pozicioniranje.
2
6.12.2012
CAD transformacije
CAD transformacije
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Translacija
Rotacija
Skaliranje
Koncentrične kopije
Refleksija
Višestruke kopije
Trim/Extend
Fillet
Chamfer
CAD transformacije
CAD transformacije
• Animacija u računarskoj grafici nastaje
pomjeranjem "kamere" ili objekata
u sceni duž putanja animacije.
• Promjene orijentacije, veličine i oblika se
postižu geometrijskim transformacijama koje
mijenjaju koordinate objekta.
• Osnovne geometrijske transformacije su
translacija, rotacija i skaliranje.
• Pored osnovnih, koriste se i druge,
kao što su refleksija ili odsjecanje.
• U matematici, pojam "transformacija" je
elementarni pojam koji se koristi za niz
operacija (rotacija, skaliranje,...)
• Svaki aspekt CAD modeliranja se oslanja na
transformacije; za posmatranje objekta iz raznih
pravaca koristi se rotacija; translacija se koristi
za premještanje objekata duž pravolinijskih
vektora; skaliranje
se koristi za
promjenu veličine
objekta.
CAD transformacije
Translacija
• Naredba za translaciju: MOVE
• Vektor translacije se zadaje pomoću krajnjih tačaka
• Specify base point or [Displacement]
<Displacement>:
početna tačka
• Specify second point or <use
first point as displacement>:
krajnja tačka
• Za precizno određivanje početne i krajnje tačke
vektora koriste se koordinate, postojeći objekti,
mreža pomoćnih linija (grid), itd.
1
6.12.2012
Translacija
Rotacija
• Naredba za rotaciju: ROTATE
• Mora se zadati centar i ugao rotacije
• Specify base point:
centar rotacije
• Specify rotation angle or [Copy/Reference] <0>:
ugao rotacije u stepenima
• Pozitivne vrijednosti
uglova su u smjeru
suprotno od kazaljke
na satu
Rotacija
Skaliranje
• Naredba za skaliranje: SCALE
• Mora se zadati tačka koja će ostati nepokretna, te
faktor skaliranja po x i y osi (proporcionalno)
• Specify base point:
nepokretna tačka
• Specify scale factor or [Copy/Reference]:
faktor skaliranja
• Ako je faktor skaliranja > 1,
objekat se povećava
• Ako je faktor od 0 do 1,
objekat se smanjuje
Skaliranje
Koncentrične kopije
• Naredba za kreiranje koncentričnih kopija:
OFFSET
• Mora se zadati udaljenost koncentrične kopije ili
tačka kroz koju kopija treba da prolazi
• Specify offset distance or [Through/Erase/Layer]:
udaljenost kopije
• Specify point on side to offset or
[Exit/Multiple/Undo] <Exit>:
proizvoljna tačka koja definiše
na kojoj strani će se
kreirati kopija
2
6.12.2012
Koncentrične kopije
Refleksija
• Naredba za kreiranje simetričnih kopija
(kao refleksija u ogledalu): MIRROR
• Mora se zadati osa oko koje se
vrši refleksija i odgovoriti na
pitanje da li se original briše.
• Specify first point of mirror line:
Specify second point of mirror line:
prva i druga tačka koje definišu osu refleksije
• Erase source objects? [Yes/No] <N>:
da li se original briše?
• Olakšava crtanje
simetričnih likova
Refleksija
Višestruke kopije
• Naredba za kreiranje pravilno raspoređenih višestrukih kopija: ARRAY
• Bira se raspored: kružni ili pravougli
• Rectangular: pravougli raspored s horizontalnim
redovima (Rows) i vertikalnim stupcima (Columns)
Višestruke kopije
Višestruke kopije
• Polar: kružni raspored kopija
• Treba zadati: broj kopija, centar oko kojeg se
rotiraju kopije, ugao rotacije ili ugao između kopija
• "Rotate items as copied" definiše da li će kopije
mijenjati orijentaciju prilikom kopiranja
3
6.12.2012
Trim/Extend
Trim/Extend
• Kao i kod klasičnog crtanja, i u
CAD-u se često koriste
pomoćne linije.
• Naredba TRIM se koristi za uklanjanje dijelova
linija korištenjem drugih objekata kao granica
• Object to trim
objekat čiji dio se uklanja
• Cutting edge
granica odsijecanja
• Extend
produžavanje linija
Fillet
Fillet
• Povezivanje ukrštenih linija radijusom: FILLET
• Prvo se mora zadati radijus:
• Select first object or
[Undo/Polyline/Radius/Trim/Multiple]: R
• Specify fillet radius <0.0000>:
• Izbor linija koje se spajaju:
• Select first object or
[Undo/Polyline/Radius/Trim/Multiple]:
• Select second object
or shift-select to
apply corner:
Chamfer
Chamfer
• Obaranje ivica: CHAMFER
• Prvo se mora zadati udaljenost:
• Select first line or [Undo/Polyline/
Distance/Angle/Trim/mEthod/Multiple]: D
• Specify first chamfer distance <0.0000>: 2
• Specify second chamfer distance <2.0000>: 4
• Izbor linija koje se spajaju:
• Select first line or [Undo/Polyline/
Distance/Angle/Trim/mEthod/Multiple]:
• Select second line
or shift-select to apply corner:
4
6.12.2012
CAD transformacije
• Matematičko objašnjenje transformacija
• Homogene koordinate
CAD transformacije
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Matematičko objašnjenje...
Matematičko objašnjenje...
• Računarska slika se sastoji od "primitiva"
(osnovnih geometrijskih likova)
• Tačke se u memoriji računara pohranjuju
pomoću koordinata (uređeni par brojeva u
izabranom koordinatnom sistemu).
• 2D tačka:
(x,y) ili (r,φ)
• 3D tačka:
(x,y,z) ili (r,φ,z) ili (R,φ,θ)
• 2D pravac
• Eksplicitni oblik jednačine pravca:
a·x + b·y = c
• Implicitni oblik jednačine pravca:
y+c=0
a·x + b·y
• Uvode se homogene koordinate, kako bi se
omogućile matrične transformacije primitiva
• Implicitni oblik jednačine pravca u homogenim
koordinatama:
a·x1 + b·x2 + c·x3 = 0
Homogene koordinate
Matematičko objašnjenje...
• Prikaz tačke parom brojeva (x,y) se zamjenjuje
prikazom sa tri tačke (x,y,h)
• Skalarni proizvod homogene
koordinate daje istu tačku:
2·(2,3,5) = (4,6,10)
• Bar jedna homogena koordinata
mora biti različita od nule;
(0,0,0) nije dozvoljena
• h=0 daje tačke "u beskonačnosti"
A(x,y) → A(x,y,h) → A(x1,x2,x3)
• Naizgled trivijalan problem određivanja položaja
tačke u odnosu na pravac je potrebno opisati
matematičkim modelom
• Matrični prikaz je lako realizovati
u algoritmima računarskih programa.
• Matrični prikaz homogene jednačine pravca:
X  G  a  x1  b  x 2  c  x 3  x1
x2
a 
x 3  b 
 c 
1
6.12.2012
Matematičko objašnjenje...
Matematičko objašnjenje...
• Problem određivanja položaja
tačke u odnosu na pravac.
• Zadato:
• Primjer:
• Koordinate tačke: A(X1,X2,X3)
• Matrica koja opisuje pravac:
P(a,b,c)
• Dogovor:
 0, A je " iznad pravca"

X  G  0, A je na pravcu
 0, A je " ispod pravca"

• Koordinate tačke: A(2,-3,1)
• Matrica koja opisuje pravac: P(2,2,1)
• Treba provjeriti da li je tačka A na pravcu P,
iznad ili ispod pravca P
A  P  x1
• A·P<0
x2
a 
x 3  b  2  2  3  2  1 1  1
 c 
→ tačka je ispod pravca
2D translacija
2D rotacija
2D skaliranje
Inverzne transformacije
• Inverzna matrica translacije daje pomak u
suprotnom smjeru
• Inverzna matrica
rotacije daje rotaciju u suprotnom smjeru
• Inverzna matrica skaliranja odgovara inverznoj
transformaciji; povećanje
odgovara smanjivanju
2
6.12.2012
Pitanja
1. Koje su osnovne geometrijske transformacije?
2. Nacrtajte slovo U nakon rotacije zadate uglom
od -90°
3. Koliki će biti prečnik kruga od 20 cm nakon
j faktorom 0.25?
skaliranja
4. Za šta se koristi naredba TRIM?
5. Koja je prednost matričnog prikaza primitiva?
• Ne zaboravite napisati ime i prezime!
3
20.12.2012
3D modeliranje
•
•
•
•
•
3D modeliranje
doc.dr. Samir Lemeš
Osnovni koncepti
Wireframe
Surface
Solid
Manipulacija
3D prikazom
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Osnovni koncepti
Osnovni koncepti
• 2D CAD tehničko crtanje
predstavlja upotrebu
računarskih alata za
postizanje istog cilja
kao na tabli za crtanje.
• Kompletan postupak se radi na ekranu, umjesto
na listu papira. Prednosti 2D CAD-a su
ograničene na lakšu upotrebu postojećih crteža
za kreiranje novih crteža, lakšu distribuciju i
umnožavanje, te korištenje biblioteka
gotovih objekata.
• Neke prednosti 3D modeliranja:
Osnovni koncepti
Wireframe
www.cs.technion.ac.il/~gershon/EscherForReal/
Izrada pogleda i presjeka iz 3D modela
Fotorealistična vizualizacija
Otkrivanje grešaka u crtežu koje se ne vide u 2D
Mogućnost
izrade fizičkog
3D modela (CAM)
• Korištenje 3D
modela za
simulacije i
analize (CAE)
•
•
•
•
• U 3D modeliranju koriste se tri
vizuelne reprezentacije 3D
objekata: žičana (wireframe),
površinska (surface), i puna (solid)
• Žičani model se kreira specificiranjem svakog
ruba 3D objekta gdje se dodiruju 2 matematički
kontinuirane površine,
ili povezivanjem
vrhova objekta
pravim ili krivim
linijama.
1
20.12.2012
Wireframe
Surface
• Žičani model je najjednostavniji i koristi se kod
prikaza kompleksnih modela, kod nedostatka
računarskih resursa i kad je potrebna velika
brzina promjene slike (frame rate).
• Koristi se u kombinaciji s drugim načinima
reprezentacije, kako bi se olakšala manipulacija
3D objektima.
• Ne može se koristiti za
proračun osobina
objekta (zapremina,
težište).
• Površinski model predstavlja nadogradnju
žičanog modela informacijama o površinama
(lice/naličje, boje, spajanje i kontinuiteti)
• Površine se koriste za uklanjanje nevidljivih
linija (hidden line removal), što se može
realizovati hardverski
ili softverski.
• Koriste se mreže
parametarskih ili
ravnih površina.
Surface
Solid
• Za površinsko
modeliranje se koriste:
• Puni modeli podrazumijevaju
da su sve površine koje
ograničavaju model
zatvorene.
• Za većinu primjena, korisniku
je svejedno hoće li koristiti
žičani, površinski ili puni model, jer ga zanima
samo konačni 2D prikaz.
• U nekim aplikacijama (CAM, CAE) važno je da
unutrašnjost objekta bude ispunjena.
• ravne površine
• parametarske površine
• interpolirane (fillet)
površine
ši
Solid
Manipulacija 3D prikazom
• Za formiranje solid modela koriste se Booleove
operacije sa primitivima ili operacije kao što su
sweep, loft, extrude, revolve,...
• Presjek pune kugle i ravni koja prolazi kroz njen
centar je krug, a presjek kugle modelirane
površinski sa istom ravni
je kružnica.
• Pored tehnika iz 2D grafike (pan, zoom), za 3D
grafiku koristi se i 3D rotacija (orbit).
• Za označavanje 3D
pogleda koriste se
oznake strana svijeta:
South, North, East, West i njihove kombinacije.
• Za manipulaciju u prostoru pomoću
3D View Cube se koriste oznake:
Top, Bottom, Front, Back, Left, Right
• 3D rotacija: Shift + točak miša
2
20.12.2012
3D modeliranje
3D modeliranje
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
•
•
Tehnike 3D modeliranja
Primitivi
Extrude
Revolve
Sweep
Loft
Booleove operacije
3D parametarske površine
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Tehnike 3D modeliranja
Tehnike 3D modeliranja
• Parameterized primitive instancing
(modeliranje primitivima) je postupak promjene
veličine parametara unaprijed definisanih
primitiva (npr. cilindar dat radijusom, visinom,
jednom tačkom i normalom na osnovicu).
• Koriste se Booleove operacije nad skupovima
(, , \) za kreiranje složenih oblika.
• Sweeping je postupak transformacije 2D
konture (translacija, rotacija i sl.) čime se dobija
puni ili površinski model, dodavanjem ili
oduzimanjem materijala.
• Feature based modeling (modeliranje pomoću
osobina) je postupak kod kojeg se model
formira od unaprijed definisanih oblika i
operatora. Redoslijed operacija se čuva, kako
bi se poslije mogle modifikovati ili brisati.
• Pojedine osobine se ponašaju kao varijable u
programiranju.
X = 12.5
R = X^2-45
Z = sqrt((X+R)/2)
Tehnike 3D modeliranja
Primitivi
• Iste tehnike se koriste i za površinsko i za puno
3D modeliranje. Jedina je razlika u tome što
površinski model ima beskonačno tanku
graničnu površinu.
• Univerzalni CAD software kao što je AutoCad
koristi set geometrijskih primitiva: box, cone,
cylinder, sphere, wedge, pyramid, torus (donut).
• Za kreiranje 3D primitiva, treba
promijeniti radni prostor na
3D basics
ili 3D
Modelling
1
20.12.2012
Extrude
Revolve
• Operacije EXTRUDE kreira površinski ili puni
3D objekt od otvorene ili zatvorene 2D konture
• Naredba REGION služi da zatvoreni
niz linija pretvori u poligon od kojeg
nastaje puni model.
• Opcijom PATH može
se koristiti druga 2D
kontura da definiše
putanju translacije.
• Taper angle: ugao
nagiba translacije.
• Operacija REVOLVE sastoji
se od 3 osnovna koraka:
Sweep
Loft
• Kod operacije SWEEP,
putanja može biti
proizvoljna kontura.
• Može kreirati i pune i površinske modele.
j
profil oko p
putanje.
• Profile Rotation rotira p
• Scale Along Path skalira profil od početka do
kraja putanje.
• Twist Along Path je ugao
rotacije profila.
• Operacija LOFT se
koristi za kreiranje
punih ili površinskih
modela tako što spaja
2 ili više kontura.
• Konture moraju biti
pravilno orijentisane i pozicionirane
u prostoru prije operacije LOFT
(za razliku od SWEEP,
koja ih automatski
pozicionira)
Booleove operacije
3D parametarske površine
Unija (UNION, JOIN)
Razlika (SUBTRACT)
Presjek (INTERSECT)
Ove operacije se mogu
provoditi nad svim
objektima, bez obzira
na koji su način kreirani.
• Operacijom SLICE se
3D objekat može presjeći
pomoću ravnine.
• Proceduralne površine se mogu
transformisati u NURBS površine.
• Ova operacija je ireverzibilna.
•
•
•
•
1. Izbor konture koja se rotira
2. Izbor ose oko koje se rotira
3. Izbor ugla rotacije (≤360°)
• Od zatvorenih regiona
nastaju puni modeli,
a od otvorenih
površinski modeli.
• Kontura ne može
sjeći osu rotacije.
• Operacija NETWORK se koristi za kreiranje
mreže površina na
osnovu seta
ortogonalnih
krivulja ili linija.
2
20.12.2012
Software za 3D modeliranje
Software za 3D modeliranje
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Faze 3D modeliranja
Vizualizacija
Software
Autodesk Revit
Autodesk Maya
SketchUp
Autodesk
3ds Max
• SierraSoft Vista
•
•
•
•
•
•
•
Faze 3D modeliranja
Vizualizacija
1.
2.
3.
4.
5
5.
6.
7.
•
• Pored izrade 2D tehničkih crteža, 3D modeli se
često koriste za vizualizaciju projekta, obično za
potrebe prezentacije za investitora.
• Vizualizacija obuhvata sve tehnike za vizualno
predstavljanje ideja i komunikaciju.
• CAD software ima ograničene mogućnosti za
vizualizaciju i zato se koriste alternative.
• Koriste se fotorealistični prikazi, video
animacije, pa i interaktivna grafika, koja
omogućuje manipulaciju objektom
koji se želi predstaviti.
Kreiranje 3D objekata
Pozicioniranje objekata u WCS i međusobno
Određivanje položaja izvora svjetlosti
Položaj kamere / posmatrača
Dodavanje teksture na objekte
Atmosferski efekti i pozadine
Renderisanje (rasterizacija)
Redoslijed pojedinih faza može biti različit,
zavisno od korištenog softwarea.
Software
Revit
• Kod izbora software-a za vizualizaciju, potrebno
je uporediti osnovne karakteristike raspoloživih
softwarea sa stvarnim potrebama dizajnera.
• Ako se želi samo renderisanje (rasterizacija)
statične slike, lakoća korištenja nameće
SketchUp kao pravi alat za tu namjenu.
• Ako će se 3D model koristiti i za druge namjene
(od faze dizajniranja, preko vizualizacije, sve do
izrade tehničke dokumentacije), onda se treba
koristiti složeniji software kao što je
Autodesk Revit.
• Osnovna prednost korištenja software-a Revit
je mogućnost interakcije s drugim članovima
projektnog tima, posebno sa građevinskim
inženjerima, koji vrše proračune i
dimenzionisanje strukture građevine.
• Druga prednost je brza izrada sastavnica i
predmjera, koji se koriste u dokumentaciji.
1
20.12.2012
Maya
SketchUp
• Autodesk Maya je software za 3D računarsku
grafiku za MS Windows, Mac OS i Linux.
• Od 1998. proizvod kompanije Alias Systems
Corporation (Alias|Wavefront) a od 2005. u
vlasništvu Autodesk Inc.
• Koristi se za kreiranje interaktivnih 3D
aplikacija, kao što su video igre, crtani filmovi ili
vizualni efekti u filmovima.
• Ima odličnu integraciju sa software-ima za
uređivanje digitalnog videa.
• Software za 3D modeliranje, namijenjen za
arhitekturu, građevinarstvo, mašinstvo, ali i za
industriju zabave (filmovi, igre i sl.)
• Omogućava smještanje 3D modela u Google
Earth i korištenje Google Earth tekstura.
• Besplatna verzija: Google SketchUp
• Komercijalna verzija: SketchUp Pro
• Export iz Pro u: 3ds, dwg,
dxf, fbx, obj, xsi, wrl format.
SketchUp
Autodesk 3ds Max
• Autodesk 3ds Max (do 2009: 3D Studio MAX),
je software prvenstveno namijenjen za izradu
3D animacija.
• Ima vlastiti 3D modeler, a često se koristi za
razvoj video igara,
video animacije i
efekte, te za
vizualizaciju u
arhitekturi.
Autodesk 3ds Max
SierraSoft Vista
2
27.12.2012
Digitalizacija i 3D skeniranje
Digitalizacija i 3D skeniranje
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
•
Digitalizacija
Princip rada 3D skenera
Obrada podataka
Kontaktni digitalizatori
Laserski 3D skeneri
3D skeneri s projekcijom svjetla
Nedostaci 3D skeniranja
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Digitalizacija
Princip rada 3D skenera
• Digitalizacija je proces predstavljanja objekata,
slike, zvuka, dokumenata ili (analognih) signala
pomoću diskretnog seta binarnih cifara (0 i 1).
• Primjeri:
• 3D skener služi za digitalizaciju 3D geometrije.
• Rezultat 3D skeniranja je oblak tačaka (point
cloud), koji se nakon obrade transformiše u
površinski model, koji može da sadrži i podatke
o boji ili teksturi površine objekta.
• Pretvaranje zvuka u
MP3 format
• Skeniranje fotografije
• Izrada crteža pomoću
CAD softvera
• Slanje telefaksa
• ...
Princip rada 3D skenera
Obrada podataka
• 3D digitalizatori i koordinatne
mjerne mašine rade na
principu detekcije dodira.
• Laserski 3D skeneri
osvjetljavaju objekat
laserskom zrakom, čija se
refleksija snima digitalnom kamerom.
• 3D skeneri s projekcijom linija
projektuju mrežaste teksture.
• Radiografija služi za
skeniranje unutrašnjosti.
• Rezultat 3D skeniranja je "oblak tačaka" – skup
XYZ koordinata određene rezolucije.
• Za praktičnu upotrebu, potrebno je od tačaka
formirati površinski ili solid 3D model
• Proizvođači 3D skenera obično isporučuju
p
j
vlastiti softver, a postoji i specijalizirani softver
za obradu 3D
skeniranih modela
(reverse engineering).
1
27.12.2012
Obrada podataka
Kontaktni digitalizatori
• Dva osnovna problema kod 3D skeniranja su
zaklonjene površine i refleksija.
• Zaklonjene površine se skeniraju ponavljanjem
postupka s promjenom položaja skenera.
j se rješava
j
matiranjem:
j
nanošenjem
j
• Refleksija
praha u spreju ili četkom.
• 3D koordinate tačaka se
detektuju dodirom
kontaktne probe i
objekta koji se skenira.
• Sistem senzora u
zglobovima ruke
digitalizatora pretvara
položaj vrha probe u 3D
koordinate.
• MicroScribe®
3D digitizer
Laserski 3D skeneri
Laserski 3D skeneri
• Optički 3D skeneri rade na principu optičke
triangulacije.
• Na osnovu
poznatih
uglova i
udaljenosti
izvora svjetla
i kamere,
izračunava se položaj tačke presjeka svjetlosne
zrake i objekta koji se skenira.
• LASER (Light Amplification by Stimulated
Emission Radiation) daje koherentno svjetlo,
čime se smanjuje osjetljivost na ambijent.
• Za 3D skeniranje
koriste se laseri
male snage.
Laserski 3D skeneri
Laserski 3D skeneri
• Manji laserski 3D skeneri koriste princip optičke
triangulacije, a veći princip "Time-of-flight".
• Za određivanje većih udaljenosti (do 20 km)
koriste se uređaji koji mjere vrijeme za koje se
reflektovana laserska zraka vrati nazad.
• Laser Rangefinder
• LIDAR
• LIDAR (LIght Detection and Ranging) je optička
tehnologija za mjerenje udaljenosti ili drugih
osobina pomoću (najčešće) laserske svjetlosti.
• Koristi ultraljubičastu, vidljivu
ili infracrvenu svjetlost.
• Laser rangefinder: za mjerenje udaljenosti.
2
27.12.2012
Laserski 3D skeneri
Laserski 3D skeneri
• Mogu biti stacionarni i prenosivi.
• Kod nekih skenera, potrebno je
aplicirati referentne tačke na
nepravilnim razmacima.
• Na osnovu referentnih tačaka,
vrši se grubo pozicioniranje
pojedinih prolaza.
• Nakon toga slijedi matematički
postupak "best-fit" za preciznije
pozicioniranje (alignment)
3D skeneri s projekcijom svjetla
CAD format za 3D skenere
• Na objekat se projektuju
mreže linija različitih
debljina, nakon čega
se vrši optička
triangulacija.
…
Mreža 3
• Korištenje
bijelog
Mreža 2
svjetla
Mreža 1
Kod piksela: 1010010 
povećava
identifikuje odgovarajuću
mrežu linija
osjetljivost
na ambijentalnu rasvjetu.
• Stereo-Lithography (STL) je jednostavni
format datoteke za prikaz površinskih 3D
objekata preko mreže trouglova.
• Svaki trokut je specificiran sa tri vrha i vektorom
normale (redudantna informacija za kontrolu
ispravnosti površine) koji određuje lice/naličje.
• Samo jedan objekat se može pohraniti u jednu
datoteku.
• Veličina datoteke
zavisi od broja
tačaka.
Projekcija
linija
Prednosti 3D skeniranja
Nedostaci 3D skeniranja
• Ubrzava se izrada 3D modela objekata sa
složenom geometrijom.
• Precizna rekonstrukcija historijskih objekata i
kulturnog nasljeđa.
prilikom restauracije
j objekata.
j
• Podrška p
• Skenirani model je površinski
(za CAE je potreban puni model).
• Zaklonjene površine je teško
ili nemoguće skenirati.
projekcijom
j
j
linija
j zahtijevaju
j
j
• 3D skeneri s p
zamračeni prostor.
• Glatki i sjajni objekti se
ne mogu skenirati i
zahtijevaju matiranje
površine pomoću praha
ili spreja.
3
27.12.2012
3d vizualizacija i rendering
3d vizualizacija i rendering
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
•
•
•
•
•
•
Materijali
Osvjetljenje
Sjenčenje
Refleksija
Okvir isijecanja
Rasterizacija
slike i videa
• Tehnike rasterizacije: Scanline rendering, Ray
casting, Ray tracing, Radiosity
Materijali i teksture
Materijali i teksture
• Za realističnu vizualizaciju potrebno je aplicirati
materijale i teksture na 3D modele.
• CAD software obično ima biblioteku materijala.
• Teksture povećavaju prividnu
složenost jednostavne
geometrije.
• Mogu se uporediti sa
lijepljenjem tapeta
ili umotavanjem
u elastičnu foliju
• Zakrivljene površine
zahtijevaju dodatno
rastezanje ili
odsijecanje.
Materijali i teksture
Osvjetljenje
• Prilikom rasterizacije, rasterske slike se
transformišu tako da prekriju segmente
površinskog 3D modela.
• Ako se želi dobiti realistična slika, potrebno je
simulirati osvjetljenje površina prikazane scene.
• Koristi se puno aproksimacija radi brzine rada.
• Modeli osvijetljenosti se dijele u dvije kategorije:
Za svaki trougao na modelu uspostavlja
se odgovarajući region sa fototeksture
• Empirijski:
p j
jjednostavne formulacije
j koje
j
aproksimiraju fenomen koji se posmatra
• Fizički: modeli zasnovani na stvarnoj fizici svjetla
koje je u interakciji sa materijom
Za vrijeme
rasterizacije
koordinate se
interpoliraju u
teksturu
• Radi jednostavnosti se u interaktivnoj grafici
obično koriste empirijski modeli.
1
27.12.2012
Osvjetljenje
Osvjetljenje
• Komponente osvijetljenosti:
1. Osobine izvora svjetla:
• Objekti koji nisu direktno osvijetljeni su ipak
vidljivi (npr. plafon u sobi, donja strana stola).
• To je rezultat indirektne osvijetljenosti od
emitera, koja se odbija od drugih površina
proračun (u
( realnom vremenu),
) pa
p
• Preteško za p
se koristi trik: "ambijentalni izvor svjetla".
• Nema prostorne karakteristike niti smjer; isto
osvjetljava sve površine.
• Količina refleksije zavisi
od osobina površine.
•
•
•
•
Spektar emitovanog svjetla (boja)
Geometrijski atributi: položaj, smjer, oblik
Usmjereno slabljenje
Polarizacija
2. Osobine površina:
• Spektar refleksije (boja površine)
• Refleksija dijelova površine
• Geometrijski atributi
Osvjetljenje
Osvjetljenje
• Kod usmjerenog izvora svjetla smjer je
konstantan za sve prikazane površine.
• Sve zrake svjetla su paralelne, kao da je izvor
beskonačno daleko od osvijetljenih površina.
• Tačkasti izvori svjetla emituju svjetlo jednako
u svim pravcima iz jedne tačke.
• Spot-svjetla su tačkasti izvori čiji
intenzitet opada usmjereno.
j
definišu 2-D p
površinu
• Površinski izvori svjetla
emitovanja (obično disk ili poligon).
ambijentalno:
usmjereno:
Sjenčenje
Sjenčenje
• Sjenčenje (shading) je
proces promjene boje
površine 3D objekta, na
osnovu ugla pod kojim je
objekat osvijetljen i udaljenosti izvora svjetla.
• Renderisanje (rasterizacija) je proces
pretvaranja 3D objekata u 2D rasterske slike,
sa definisanim materijalom, osvjetljenjem,
položajem posmatrača i sjenčenjem.
• Može se vršiti i u realnom vremenu.
• Flat shading je tehnika
brzog sjenčenja koje uzima
u obzir samo ugao izvora
svjetla i normale na površinu
objekta, njihove boje i
inten itet svjetlosti.
intenzitet
s jetlosti
• Smooth shading
(glatko sjenčenje) koristi i druge osobine.
• Algoritmi za linearnu interpolaciju glatkog
sjenčenja su Phong i Gouraud.
2
27.12.2012
Refleksija
Okvir isijecanja
• Refleksija je tehnika za opis objekata koji
odbijaju svjetlost (ogledala, sjajne površne):
• Isijecanje je svaka procedura
koja uklanja dijelove slike.
• Algoritmi isijecanja se koriste
u 2D pogledima da bi se
identifikovao dio slike koji se nalazi unutar
prozora isijecanja (vidljivi dio slike).
• Matrice transformacija se
primjenjuju na isječeni dio
slike, kako bi se smanjio
obim proračuna.
•
•
•
•
Metallic – refleksije zadržavaju boju objekta.
Polished – potpuna refleksija, kao ogledalo.
Blurry – zamućenost, kao na hrapavoj površini.
Glossy – reflektuje samo svjetlost sa izvora.
Rasterizacija slike i videa
Tehnike rasterizacije
• Za razliku od rasterizacije statičnih slika,
rendering videa podrazumijeva da se izvrši
rasterizacija svake scene (frame) posebno.
• Standardno, video ima 25 do 30 slika u sekundi
(frames per second, fps).
• Za te svrhe, koristi
se paralelno
procesiranje pomoću
klastera.
• Titanic (1997):
105 x Linux + 55 NT
• Za proračun transporta svjetla (rendering) se
koriste tehnike:
Tehnike rasterizacije
Tehnike rasterizacije
• Ray tracing prikuplja kompleksno ponašanje
svjetlosnih zraka kako se reflektuju ili upijaju.
• Ray tracing je algoritam
koji se implementira u 2D
prostoru (unutar projekcije)
• Radiosity je algoritam koji
se proračunava u 3D
prostoru.
• Najbolje radi sa potpuno sjajnim površinama.
• Difuzne površine pretvaraju zraku svjetlosti u više
zraka. Ray tracing prati samo jednu zraku, pa se
mora koristiti ambijentalno svjetlo da se nadoknadi
nedostatak difuzije.
• Scanline rendering je projektovanje geometrijskog
oblika, bez optičkih efekata.
• Ray casting koristi geometriju i osnovne zakone
optike – uklanjanje nediljivih linija (nema sjenčenja)
sjenčenja).
• Ray tracing koristi naprednije optičke simulacije.
• Radiosity proračunava putanju svjetla na osnovu
definisanih osobina izvora svjetla.
• Često se koristi kombinacija navedenih
tehnika da bi se proces ubrzao.
• Radiosity prikuplja zbir prenosa svjetla, ali
modelira sve površine kao difuzne reflektore.
• Ne može modelirati odraz ili upijanje.
• Slike ne zavise od tačke posmatranja.
3
3.1.2013
3d video
3d video
doc.dr. Samir Lemeš
•
•
•
•
•
•
•
VRML
Virtualna realnost
Volumetrijski displeji
Tehnike 3D videa
Anaglyph
Polarizacijski 3D video
Interferencijski filteri
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
VRML
Virtualna realnost
• VRML (Virtual Reality Modeling Language) je
standardni format datoteka za predstavljanje 3D
interaktivne vektorske grafike, prvenstveno za
World Wide Web.
• Koristi se i za razmjenu 3D podataka između
različitih software-a (CAD, CAM, 3D skeneri...).
• Za prikaz 3D scena u browseru potreban je
poseban plugin (Cosmo, Cortona3D,...)
• X3D je noviji, napredniji
3D format za istu namjenu.
• Virtual reality predstavlja računarski simulirano
okruženje za simulaciju fizičkog prisustva u
računarski generisanom 3D prostoru.
• Neki sistemi uključuju i senzorsku opremu, za
digitalizaciju pokreta i zvuka.
Volumetrijski displeji
Tehnike 3D videa
• Volumetrijski displej je grafički uređaj za prikaz
objekata u 3 fizičke dimenzije (holograma), za
razliku od klasičnih 2D displeja koji simuliraju
dubinu vizualnim
efektima.
• Još uvijek je u
fazi razvoja.
• 3D displej je uređaj koji
omogućuje percepciju
prostorne dubine.
• Osnovni zahtjev koji treba
ispuniti je odvojena slika za desno i lijevo oko.
• Mozak kombinuje te 2 slike kako bi se dobio
utisak "dubine", odnosno 3. dimenzije.
• Koncept je analogan stereo zvučnicima, koji
dodaju utisak prostora, tako da se
može odrediti položaj izvora zvuka.
1
3.1.2013
Tehnike 3D videa
• Za prikaz 3D slike koriste se tehnike:
• Stereoskopija podrazumijeva
različite slike za lijevo i desno
oko i zahtijeva korištenje
posebnih naočala.
• Autostereogram razdvaja izvor
svjetlosti na dva odvojena svjetlosna
zraka, za svako oko posebno.
• Ne zahtijeva posebne naočale.
• Koristi tehnike fokusiranja slike
barijerama s paralaksom ili
zakrivljenim lećama.
Tehnike 3D videa
• Naočale s prizmama (prismatic
crossview glasses)
usmjeravaju svjetlost
sa 2 slike i tako daju
efekat prostora.
• Reljefna
štampa
j
p
(Lenticular prints)
prikazuje niz slika
u naizmjeničnim
trakama, koje se
posmatraju preko
prizmatičnih leća.
Anaglyph
Polarizacijski 3D video
• Stereoskopski 3D efekat se pomoću Anaglyph
tehnike postiže tako da se slika sastavi od 2
sloja različitih boja (obično hromatski suprotnih,
kao što su crvena i svijetlo plava).
• Slojevi su pomjereni za određenu udaljenost.
• Obično je centar slike normalan, a dalji i bliži
sloj su obojeni i pomjereni.
• Kad se takva slika gleda
kroz naočale sa filterima
različitih boja, dobija se
efekt dubine.
• Polarizacija je osobina talasa
koja mijenja orijentaciju njihovih
oscilacija.
• Svjetlost je talas, tako
da može biti polarizirana.
• Ta se osobina koristi za
razdvajanje steroskopske slike.
• Ekran naizmjenično emituje 2
ortogonalno polarizirane slike,
koje se gledaju kroz naočale s
polarizacijskim filterima.
Polarizacijski 3D video
Interferencijski filteri
• Za 3D video potreban je
dvostruko veći frame
rate, jer se naizmjenično
prikazuju 2 seta slika.
• Interferencijski filteri
koriste frekvencije
svjetlosti za razdvajanje
steroskopske slike.
• Dolby 3D i Panavision 3D
sistemi koriste različite
frekvencije za RGB boje za
lijevo i desno oko.
• Naočale filtriraju frekvencije
svjetlosti (boje).
2
3.1.2013
CAD/CAM i RP
CAD/CAM i RP
•
•
•
•
CAM – Computer Aided Manufacturing
CNC mašine
Rapid Prototyping
3D printeri
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Computer Aided Manufacturing
CNC mašine
• CAD model se koristi za (polu)automatsko
generisanje CNC koda za obradne centre.
• CAM se koristi
u metalnoj industriji,
u drvopreradi,
za graviranje,...
• CNC: Computer Numerical Control
• Položajem alata (najčešće rotirajućeg glodala)
se upravlja pomoću računara; koordinate se
zadaju naredbama
programskog jezika
(G-code)
M03, M04 Spindle CW, Spindle CCW
M08, M05 , Spindle Stop
M02 Program Stop
M30 Program end, rewind
M98 Subprogram call
M99 Subprogram end
...
CNC mašine
Rapid Prototyping
• Osim CNC mašina,
koje kreiraju reljef
skidanjem materijala,
postoje i aditivne
tehnologije, koje
dodaj materijal
dodaju
materijal.
• Te tehnologije se
koriste za brzu izradu
prototipova (Rapid
Prototyping).
• Napredni (automatiziran) metod
za izradu fizičkog objekta
(prototipa) iz 3D CAD modela.
• Koristi se za:
• Izradu alata za proizvodnju kalupa
• Provjeru isplativosti konceptualnog dizajna,
• Kad je oblik previše komplikovan za
bilo koju drugu vrstu proizvodnje.
• Kad je potreban jedan ili mali broj
jedinstvenih proizvoda
1
3.1.2013
Rapid Prototyping
Stereolitografija
• Koriste se različite tehnologije:
• Tečni fotopolimeri imaju osobinu da prelaze iz
tečnog u čvrsto agregatno stanje kad su
izloženi svjetlosti određene boje (određene
talasne dužine)
• Taj proces se inicira laserom, i to u slojevima.
•
•
•
•
•
Stereolitografija
Fused Deposition Modeling
3D Inkjet (3D printeri)
Selective laser sintering
Laminated Object Manufacturing
Fused Deposition Modeling
Laminated Object Manufacturing
• Plastično vlakno ili granule se dodaju kroz
mlaznicu koja je topi i nanosi u slojevima.
• Koristi laser da kreira sukcesivne poprečne
presjeke 3D objekta od slojeva papira sa
polietilenskim premazom na jednoj strani.
• Nakon nanošenja svakog novog sloja, PET sloj
se zagrijava da bi se slojevi povezali.
• Preostali materijal se koristi kao oslonac.
Selective laser sintering
3D Inkjet (3D printeri)
• Laserska zraka topi prah za sinterovanje i na taj
način formira slojeve modela.
• Prah se naknadno dodaje za svaki sljedeći sloj
• Koriste se različiti materijali: najlon, metali,
polikarbonat, p
poliamid, keramika i elastomeri.
p
• Model se generiše nanošenjem tečne boje u
komori ispunjenoj praškastim materijalom.
• Slojevi debljine 0,1 mm
• Neobojeni prah se koristi kao oslonac za model
• Višak praha se uklanja otprašivanjem: reciklaža
2
3.1.2013
CAE i osnove MKE
• CAE – Computer Aided Engineering
• Analiza napona i deformacija
• Metod konačnih elemenata
CAE i osnove MKE
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Computer Aided Engineering
Analiza napona i deformacija
• Pojam CAE obuhvata niz tehnika koje koriste
računare za rješavanje inženjerskih problema:
Computer-Aided Design (CAD), ComputerAided Manufacturing (CAM), Computer-Aided
Analysis (CAA), Computer-Integrated
Man fact ring (CIM),...
Manufacturing
(CIM)
• Analiza napona i deformacija
• Analiza prenosa toplote i toka fluida:
Computational fluid dynamics (CFD)
• Kinematska analiza mehanizama
• Objekti u eksploataciji su izloženi različitim
dejstvima: mehaničkim, termičkim, hemijskim,...
• Mehanička i termička dejstva izazivaju
naprezanja unutar struktura, u zavisnosti od
načina oslanjanja (graničnih uslova).
• Naprimjer: težina zgrade
izaziva pritisak u temelju;
tok rijeke izaziva pritisak
na stubove mosta; težina
izaziva zatezanje sajli,...
Analiza napona i deformacija
Metod konačnih elemenata
• Objekti jednostavne geometrije se mogu
proračunavati postupcima iz otpornosti
materijala (nauke o čvrstoći).
• Potrebno je poznavati osobine materijala, način
oslanjanja, te vrstu i intenzitet opterećenja.
• Objekti složenije geometrije se proračunavaju
primjenom približnih, numeričkih metoda.
• Analiza napona i deformacija se najčešće vrši
metodom konačnih elemenata – diskretizacijom
kontinuuma na konačne elemente.
• Statička i dinamička analiza
• Analiza
izvijanja
• Prenos
toplote
• ...
1
3.1.2013
Metod konačnih elemenata
Metod konačnih elemenata
• Konačni element je mali dio
složenog objekta, za koji važe relacije
poznatog matematičkog modela.
• Konačni elementi su spojeni preko zajedničkih
tačaka (čvorova) u kojima vrijede poznati
granični uslovi (oslonci i opterećenja).
• Složeni sistem diferencijalnih jednačina se
svodi na sistem algebarskih jednačina, čijim
rješavanjem se dobiju približna rješenja u
čvorovima (pomjeranja, naprezanja).
• Obično se mreža konačnih elemenata formira iz
geometrije 3D CAD modela.
• Standardna procedura:
Metod konačnih elemenata
Metod konačnih elemenata
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
3D CAD model
Osobine materijala, izbor konstitutivnog modela
Mreža konačnih elemenata (diskretizacija)
Granični uslovi (oslonci i opterećenja)
MKE model spreman za proračun
Algoritam proračuna (solver)
Vizualizacija rješenja i
interpretacija rezultata
• U zavisnosti od karakteristika strukture koja se
analizira, koriste se različiti tipovi KE:
Metod konačnih elemenata
Metod konačnih elemenata
• Za simulacije se koristi isti 3D CAD model koji
se koristi za izradu tehničke dokumentacije.
• Rezultati simulacija se koriste za
dimenzionisanje strukturnih elemenata
građevine.
• Rezultati simulacija značajno zavise od
graničnih uslova i od osobina materijala.
• Iako je korištenje CAE software-a relativno
jednostavno, potrebno je iskustvo i poznavanje
teorijskih osnova mehanike i otpornosti
materijala da bi se pravilno izvršila simulacija.
2
10.1.2013
Osnove GIS-a
Osnove GIS-a
GIS a
•
•
•
•
Pojam GIS-a
Baze podataka
Izvori podataka za GIS
IT infrastruktura za GIS
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Pojam GIS-a
Baze podataka
• GIS (Geografski Informacioni Sistem)
je kompjuterizirani sistem za prikupljanje,
analizu i predstavljanje geografskih podataka.
• GIS predstavlja bazu geoprostornih podataka.
• Baza podataka (database) je sistem za
struktuirano pohranjivanje podataka.
• Za prikupljanje podataka koriste se razne tehnike,
od ručnog modeliranja, vektorizacije postojećih
karata do aero i satelitskih snimaka
karata,
snimaka.
• U fazi analize, prikupljeni podaci se obrađuju,
projektuju se segmenti zakrivljene površine zemlje
na ravan prikaza, a zatim se ti segmenti povezuju.
• Prikupljeni i obrađeni podaci se u finalnoj fazi
prezentuju na odgovarajući način.
• Omogućuje istovremenu upotrebu
od strane više korisnika
• Može koristiti niz tehnika za optimalno
korištenje resursa za pohranjivanje podataka
• Korištenjem jezika za manipulaciju podacima prave
se podskupovi podataka prema zadatom kriteriju
• Obezbjeđuje integritet
i zaštitu podataka
Baze podataka
Baze podataka
• Relacione baze podataka koriste tabele koje su
međusobno povezane relacijama, kako bi se
smanjila ukupna količina podataka.
• Primjer:
baza
podataka
socijalne
mreže:
• Za razliku od drugih baza podataka, koje
pohranjuju brojeve i tekst, GIS pohranjuje čitav
niz različitih podataka: geodetski podaci, 2D i
3D geometrijska konfiguracija terena, parcele i
katastarske čestice, meteorološki podaci, imena
naselja ulica,
naselja,
lica objekata
objekata,...
• GIS podatke dijeli na objekte i
tabele atributa, a podaci mogu
biti rasterski (aero i satelitski
snimci) i vektorski (matematičke
funkcije i primitivi)
• SQL
1
10.1.2013
Izvori podataka za GIS
Izvori podataka za GIS
• Geoprostorni podaci se mogu unositi direktnim
CAD modeliranjem, korištenjem tehnika za
digitalno snimanje terena (LIDAR), ili indirektno,
digitalizacijom i vektorizacijom postojećih mapa.
• Digitalizacija može biti manuelna,
poluatomatska i automatska. Obično se te tri
tehnike kombinuju.
• Većina današnjih GIS podataka je digitalizirana
iz fotografske interpretacije zračnih snimaka.
• Drugi važan izvor su satelitski snimci i GPS
(Global Positioning System).
g System
y
Data and
• EOSDIS ((Earth Observing
Information System) prikuplja petabajte (PB)
geoprostornih podataka s preko 30 satelita.
• Samo NASA dnevno
arhivira i distribuira
preko 1 TB podataka
iz EOS-a.
Izvori podataka za GIS
IT infrastruktura za GIS
• Za određivanje visine potrebno je odrediti nultu
površinu, za šta se koristi geocentrični elipsoid.
• DGC (Distributed Geospatial Computing)
• Problem projektovanja sfernog oblika na ravan:
IT infrastruktura za GIS
IT infrastruktura za GIS
• Za obradu GIS podataka koriste se tehnologije
distribuirane obrade podataka.
• Cluster je mreža računara sa
zajedničkim prostorom za
pohranjivanje podataka.
• Grid je virtualna mreža,
analogna elektrodistributivnoj mreži ([email protected]).
• Cloud computing je pojam
koji podrazumijeva korištenje
računarskih resursa na zahtjev.
Primjer: Gmail
• Proizvođači GIS software-a
nude različite varijante:
• Desktop: software i svi
podaci se koriste lokalno
• Aplikacije za mobilne
uređaje (Smartphone
(Smartphone,
Android, Tablet,...)
• Server: centralizirani
rad u mreži
• Online: korištenje
usluga iz cloud-a
(web browser)
2
10.1.2013
CAD-GIS integracija
• GIS software
• CAD-GIS integracija
• Web-bazirani GIS
CAD GIS integracija
CAD-GIS
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
GIS software
•
•
•
•
•
Autodesk Map 3D, Infrastructure Map Server
ArcGIS (Desktop, Server, Mobile, Online)
GeoMedia
MapInfo
WinGIS
GIS software
• AutoDesk Map omogućava izradu preciznih
karti terena i GIS analize, uz poznati korisnički
interfejs AutoCAD-a.
• Koristi više
GIS izvora:
oblake tačaka
sa Lidara ili
3D skenera,
Esri, Bentley,
Oracle, GE,...
GIS software
GIS software
• Autodesk Infrastructure Map Server je webbazirani software za izradu karata koje uključuju
CAD, GIS, i druge informacije preko Interneta.
• Zamijenio je MapGuide i Topobase Web
• ESRI (Environmental Systems Research
Institute) je najveći provajder GIS usluga na
svijetu (30% svjetskog tržišta GIS software-a;
70% GIS korisnika koristi usluge ESRI)
• ArcGIS paleta GIS software-a:
•
•
•
•
•
ArcReader: pregled i korištenje mapa
ArcGIS Desktop: ArcView, ArcEditor, ArcInfo
ArcGIS Server
ArcGIS Mobile
ArcGIS Online
1
10.1.2013
GIS software
GIS software
• Intergraph je razvio paletu GIS software-a
GeoMedia: Objects, Viewer, WebMap,...
• Postoje klijentski i serverski moduli za MS
Windows okruženje.
• MapInfo je MS Windows GIS aplikacija.
• Najviše se koristi za povezivanje različitih baza
podataka s GIS podacima i vizuelno
predstavljanje brojčanih podataka na kartama
(gustina
naseljenosti,
potrošnja i
korisnici
komunalnih
usluga i sl.)
GIS software
• WinGIS je integrisan u online GIS servis
Microsoft Bing Maps, koji sadrži satelitske i
aero snimke, puteve, podatke o adresama, itd.
CAD-GIS integracija
CAD-GIS integracija
• CAD sistemi su fokusirani na 2D i 3D grafiku i
alate za kreiranje geometrijskih oblika, dok je
GIS usmjeren na izradu karata, upravljanje
podacima i obradu geoprostornih podataka.
• CAD koristi matematičke modele za
generisanje preciznih oblika (primitiva), dok se
GIS bavi modelom topologije terena.
• CAD/GIS integracija teži da
razvije jedinstveni interfejs
za oba navedena zadatka.
• Proizvođači CAD i GIS software-a obezbjeđuju
razmjenu formata datoteka (ArcMap direktno
otvara DGN, DWG, DXF formate)
• CAD crteži se ne mogu detaljno uređivati u
GIS-u, ali se slojevi mogu uključivati/isključivati,
te izvoziti u GIS slojeve.
• ESRI GIS Shapefile se može snimiti kao DXF i
tako uvesti u CAD software.
• Primjeri integracije: Autodesk Infrastructure
Map Server, WinGIS, Google SketchUp,
ESRI CityEngine,...
2
10.1.2013
IT sigurnost
IT sigurnost
•
•
•
•
Licenciranje
Autorska prava
IT sigurnost
Backup
doc.dr. Samir Lemeš
Predavanja za predmet "Računari"
Arhitektonski fakultet u Sarajevu, 2012.
Licenciranje
Autorska prava
• Proizvođači software-a na različite načine štite
svoj proizvod od neovlaštene distribucije:
• Prilikom korištenja GIS podataka, online
biblioteka CAD modela, baza podataka,
moguće je da su ti sadržaji zaštićeni kao
intelektualno vlasništvo.
• Postoje različiti oblici zaštite: Copyright,
Copyleft, Public
Domain, TradeMark,...
• Nekad su informacije
o zaštiti sakrivene u
metapodacima.
• Hard-lock (dongle) je uređaj koji se spaja na I/O
port računara (LPT, USB) i tako osigurava da se
jedna licenca koristi samo na jednom računaru.
• Koriste se i mrežni servisi,
servisi koji se instaliraju ili
lokalno, ili na serveru u mreži. Prilikom pokretanja
programa, klijent preko mreže traži korištenje
licence. To zahtijeva podešavanje sigurnosnih
postavki (Firewall).
Metapodaci
Copyright
• Metapodaci (metadata) su podaci o podacima.
• Digitalni GIS podaci uključuju metapodatke:
• Copyright je način zaštite putem zakona
iz države iz koje je autor, s namjerom razumne
naknade za korištenje, u
datom vremenskom periodu.
• U SAD, copyright uključuje:
•
•
•
•
•
•
•
Informacije o entitetima i atributima na karti
Informacije o autoru i distributeru podataka
Vrijeme i datum kreiranja i ažuriranja podataka
Identifikacioni podaci
Nivo kvaliteta podataka
Način citiranja
Kontakt informacije
• Metapodaci su
propisani standardima.
• Reprodukciju autorskog djela
• Korištenje originala kao podloge za nova djela
• Distribuciju/prodaju/transfer vlasništva originala
• Sve američke karte napravljene od 1978. su
automatski zaštićene copyright-om.
1
10.1.2013
Copyleft
Public domain
• Copyleft je djelimična zaštita, koja potiče
upotrebu, reprodukciju, distribuciju i modifikacije
kreativnih djela unutar određenih parametara.
• Copyleft strategije su integralne za open-source
i kolektivno kreirana djela (Wikipedia).
• GNU General Public License se koristi za opensource software. Npr., rasterski GIS software
GRASS je dostupan pod GNU licencom.
• Creative Commons License se koriste za druga
kreativna djela (OpenStreetMap).
• Kreativna djela i sadržaji
koji nisu ni u čijem
vlasništvu, niti pod čijom
kontrolom su javni
(Public domain).
• Karte i podaci koji pripadaju federalnoj vladi
SAD su u "public domain".
• Pravila za korištenje podataka su data u "End
User License Agreement (EULA)"
IT sigurnost
IT sigurnost
• Informacija je imovina koja je, kao i druga
važna poslovna imovina, nužna za poslovanje,
te se stoga mora na odgovarajući način zaštititi.
• To je posebno važno u poslovnom okruženju
koje je sve više međusobno povezano. Kao
rezultat te povezivosti, informacije su sada
izložene sve većem
broju prijetnji i ranjivosti.
• Sigurnost informacija se standardom
ISO 27001 predstavlja kao očuvanje:
IT sigurnost
Backup
• Primjeri prijetnji za sigurnost informacija:
• Backup je rezervna kopija podataka.
• Podrazumijeva kreiranje, čuvanje i restauraciju.
•
•
•
•
•
•
•
•
Neovlašteno korištenje licenci ili podataka
Maliciozni kod (virusi, trojanci, spyware...)
Krađa (hardware-a ili podataka)
Prevara (računarski haking)
Pad sistema i kvarovi hardware-a
Denial of service – preopterećenje sistema
Greške korisnika (slučajno brisanje podataka)
Prirodne i druge nesreće (požar, poplava,...)
• http://www.google.com/help/terms_maps_earth.html
• povjerljivosti (tajnosti): osiguranje
da su informacije dostupne samo
onima kojima je dopušten pristup;
• integriteta: očuvanje tačnosti i kompletnosti
informacija i metoda za obradu;
• dostupnosti (raspoloživosti):
osiguranje da ovlašteni korisnici
imaju pristup informacijama i
imovini koja je u vezi s njima,
onda kada se to zahtijeva.
• Snimanje na prenosive medije (CD-R,
DVD-R, USB, eksterni HDD)
• Snimanje višestrukih kopija (na više računara)
• Online backup (web)
• Jedini siguran način zaštite je Backup
2
Download

4.10.2012 1 Računari Sadržaj predmeta Sadržaj predmeta Sadržaj