Ефект морфінгу

Ефект морфінгу

Міністерство освіти і науки України

Національний університет "Львівська політехніка"

Кафедра АСУ

Практична робота

з дисципліни "Комп’ютерна графіка "

"Ефект морфінгу"

Виконав

студент групи КН-41

Стриганин Ростислав

Прийняв

Різник О. Я.

Львів 2011

Теоретичні відомості

Морфінг (англ. morphing, трансформація) - спеціальний ефект, що створює ефект плавного переходу (перетікання) між об'єктами. Зустрічаються в двовимірній і в тривимірній (як растровій, так і векторній) графіці.

Морфінг широко зустрічається в ігровому і телевізійному кіно, в телевізійній рекламі. Найчастіше цей ефект використовується для зображення перетворення однієї особи в іншу. Також морфінг часто використовується для створення анімації, навіть коли не стоїть завдання отримання ефекту перетворення одного об'єкта в інший, а потрібно лише побудувати проміжні зображення між двома (і більше) ключовими положеннями анімованого об'єкта.

Морфінг в базується на згладжуванні або усуненні ступінчастості. Згладжування - це метод поліпшення візуального дозволу з використанням декількох рівнів інтенсивності. Апроксимація півтонами, з іншого боку, - це метод, в якому використовується мінімальне число рівнів інтенсивності, звичайно чорний і білий, для поліпшення візуального дозволу, тобто отримання декількох півтонів сірого або рівнів інтенсивності. Метод півтонів відомий досить давно. Спочатку він використовувався при виготовленні шовкових картин і інших текстильних виробів. У 1880 р. Стефаном Хагеном був винайдений сучасний півтоновий друк. У цьому методі можна одержати велику кількість фотографічних півтонів сірого, використовуючи чисто дворівневе середовище: чорну фарбу на білому папері. Півтоновий друк - це гратчастий або клітинний процес. Розмір клітки варіюється залежно від дрібнозернистості грат і тривалості експозиції. Для газетних фотографій із-за низької якості паперу застосовуються грати від 50 до 90 крапок на дюйм. Папір вищої якості, призначений для книг і журналів, дозволяє використовувати грати з кількістю крапок від 100 до 300 на дюйм. Успіх методу півтонів залежить від властивості зорової системи людини бути інтегратором, тобто об'єднувати або згладжувати дискретну інформацію.

Візуальний дозвіл машинно-згенерованого зображення, можна поліпшити за допомогою методу, що називається конфігурацією. У протилежність півтоновому друку, в якому використовуються змінні розміри кліток, в даному методі звичайно розміри кліток фіксовані. Для зображення з фіксованим дозволом декілька пікселів об'єднуються в конфігурації. Тут погіршення просторового дозволу обмінюється на поліпшення візуального. На рис. 1 показана одна з можливих груп конфігурацій для дворівневого чорно-білого дисплея. Для кожної клітки використовується чотири пікселя. При такій організації виходить п'ять можливих рівнів або тонів сірого (0-4).

Рис. 1.

У загальному випадку для дворівневого дисплея число можливих інтенсивностей на одиницю більше числа пікселів в клітці. При виборі конфігурацій слід проявляти обережність, оскільки інакше можуть виникнути небажані дрібномасштабні структури. Наприклад, не слід застосовувати жодну з конфігурацій, зображених на рис. 2 або рис. 3, інакше це приведе до того, що для великої області з постійною інтенсивністю на зображенні з'являться небажані горизонтальні або вертикальні лінії. Число доступних рівнів інтенсивності можна збільшити за допомогою збільшення розміру клітки. Конфігурації для клітки 3 Ч 3 пікселів приведені на рис. 2. Вони дають десять рівнів (з 0 по 9) інтенсивності.

Рис. 2.

Клітки конфігурацій не обов'язково повинні бути квадратними; на рис. 3 зображена клітка 3 Ч 2 пікселів, що дає сім (0-6) рівнів інтенсивності.

Рис. 3.

Якщо крапки можуть бути різного розміру, то можна одержати додаткову кількість рівнів інтенсивності. На рис. 4 представлені конфігурації для клітки 2 Ч 2 пікселя з двома розмірами крапок. В результаті виходить 9 рівнів інтенсивності. Подібна клітка розміру 3 Ч 3 з точками двох розмірів дозволяє мати 27 рівнів інтенсивності. Якщо на піксель доводиться більше одного біта, то також можна одержати додаткові рівні інтенсивності.

Рис. 4.

Використання конфігурацій веде до втрати просторового дозволу, що прийнятно у разі, коли дозвіл зображення менше дозволу дисплея. Розроблені також методи поліпшення візуального дозволу при збереженні просторового. Простий з них полягає в застосуванні порогового значення для кожного піксела. Якщо інтенсивність зображення перевищує деяку порогову величину, то піксель вважається білим, інакше він чорний: if I(x, у)> Т then Білий else Чорний, де I(x, у) означає інтенсивність пікселя (x, у) зображення. Білий відповідає максимальній інтенсивності для дисплея, а чорний - мінімальній. Порогову величину звичайно встановлюють приблизно рівну половині максимальної інтенсивності.

Область застосування вибраного алгоритму

Морфінг широко зустрічається в ігровому і телевізійному кіно, в телевізійній рекламі. Найчастіше цей ефект використовується для зображення перетворення однієї особи в іншу. Також морфінг часто використовується для створення анімації, навіть коли не стоїть завдання отримання ефекту перетворення одного об'єкта в інший, а потрібно лише побудувати проміжні зображення між двома (і більше) ключовими положеннями анімованого об'єкта.

морфінг графіка анімація візуальний

Інструкції користувачеві

Для отримання результатів роботи програми потрібно виконати наступні кроки:

·    запустити програму;

·        вибрати два зображення для морфінгу;

·        при потребі завантажити матрицю для згладжування чи скинути її в початковий стан, натиснувши кнопку "Оновити"; також матрицю можна змінювати вручну та зберігати її у файл;

·        встановлюємо кількість фреймів для морфінгу та швидкість відображення, тобто частоту оновлення фреймів;

·        виконуємо команду "Морфінг", очікуємо виконання алгоритму, після чого насолоджуємося анімацією.

Результат виконання програми

Висновок

В ході виконання даної розрахункової роботи я ознайомився з поняттям морфінгу, провів огляд літературипо даній тематиці. Розробив програму, яка реалізує роботу алгоритму морфінгу, яка дає можливість реалізувати плавний перехід із одного зображення в інше. Для кращого представлення анімації використовується матриця згладжування для славнішого переходу.Дана робота дає змогу систематизувати, закріпити і розширити теоретичні і практичні знання з програмування в області комп’ютерної графіки.