Ligjerata 5 & 6 Kompjuterika Vizuale

Hyrje

• Ky dokument përmban ligjëratat 5 dhe 6 për Kompjuterikën Vizuale, pjesë e programit BSc në Inxhinieri Kompjuterike dhe Softuerike.
• Temat e trajtuara përfshijnë skenën, pikselin, rasterizimin, dhe algoritmet e ndërtimit/vizatimit.

Skena

• Kompjuterika grafike është arti i vizatimit të fotografive në kompjuter përmes programimit, duke përfshirë llogaritjet, krijimin dhe manipulimin e të dhënave.
• Një skenë është një grumbull objektesh komplekse, secila me atributet e veta, që i referohet një mjedisi specifik në një imazh.
• Qëllimi i kompjuterikës së vizionit është të analizojë dhe interpretojë skenën duke identifikuar objektet dhe marrëdhëniet e tyre.
• Kuptimi i skenës është thelbësor për aplikacione si mbikëqyrja, robotika, dhe automjetet autonome.
• Formimi i imazhit ndikohet nga kushtet e ndriçimit, gjeometria e skenës, vetitë e sipërfaqes dhe optika e kamerës.

Pikseli

• Pikseli është forma e shkurtër e "elementit të figurës".
• "Point" është objekt matematik pa madhësi, ndërsa "dot" është objekt fizik që ka madhësi.
• Pikseli është njësia më e vogël e figurës në ekran dhe krijohet përmes komandave.
• Sa më afër të jenë pikselat, aq më e mirë është cilësia e figurës.
• Cilësia e figurës është drejtpërsëdrejti proporcionale me densitetin e pikselëve në ekran.
• Çdo pikseli mund t'i caktohet një adresë dhe ka një vlerë koordinatash, duke u paraqitur me rresht dhe kolonë.
• Vlera e intensitetit të çdo pikseli përfaqësohet në memorien e kompjuterit, të njohur si kornizë buffer.

Pixel për Inch (PPI)

• PPI mat densitetin e pikselëve në një pajisje elektronike (monitor kompjuteri, kamerë).
• Dendësia horizontale dhe vertikale është zakonisht e njëjtë.
• PPI është një masë e rezolucionit të imazhit, që ndikon në cilësinë e madhësisë së printueshme.
• Gjatë kalkulimit të PPI duhen ditur madhësia e ekranit, numri i pikselëve horizontalisht dhe vertikalisht.
• Në kohën e sotme vlerat më të mira të PPI janë: 300-500 për smartphone, 70-300 për monitor kompjuteri dhe 200-300 për 4k monitor.

DPI (Dots Per Inch)

• DPI është distanca mes dy pikselave ne ekran.
• Shërben për të matur numrin e pikave ekuivalent me një inch.
• Pikat për inch (DPI) për një printer me ngjyrë përdor numrin e pikave të ngjyrës për inch.
• DPI varet nga karakteristikat e printerit.
• DPI llogaritet si: DPI = 1 /PPI.
• Konvertimi i njësive: 1 inch = 25.4 mm, 1 DPI = 1 dot per inch (25.4 mm), 1 PPI = 1 pixel per inch (25.4 mm).

Detyra

• Llogaritja e PPI për pajisje të ndryshme, si: Iphone 14 Pro max, Samsung Galaxy S23 Ultra, dhe iPad Pro 12.9 (2024).
• Përcaktoni parametrat (rezolucionin dhe diagonalen) në telefonët tuaj smart dhe llogaritni PPI.

Konvertimi i Skanimit (Rasterizimi)

• Procesi i konvertimit quhet edhe rasterizim.
• Kompjuterika grafike përdor rasterizimin për të shfaqur objekte 3D në një ekran 2D.
• Objektet krijohen nga trekëndësha virtualë ose poligone, që krijojnë modele 3D.
• Gjurmimi i rrezeve është një teknikë e ndryshme ku objektet ndriçohen nga burime drite dhe fotonet kërcejnë nga objektet.
• Konvertimi i skanimit është një proces i paraqitjes së objekteve grafike me pika diskrete.
• Pajisja video konverton vlerat binare në piksel aktiv (on) ose jo aktiv (off).
• Modelet grafike riprodhohen me një matricë të dendur pikash (dots) dhe si pika.
• Objektet qe mund te skanohen: pika, vija, rrathë, elipsa, sektori, harku, drejtkëndësh, shumëkëndëshi etj.

Skanimi i Konvertimit të Pikës

• Çdo piksel nuk përfaqëson një pikë nga aspekti matematik, por një rajon që përmban pika të pafundme.
• Një pikë matematikore (x,y) konvertohet në një koordinatë të pixel-it (x',y') me funksionet Floor(x) dhe Floor(y).
• Funksioni "Floor" kthen numrin e plotë më të madh që është më i vogël ose baraz me argumentin.
• Koordinatat lidhen me pixel-et.
• Metodat për konvertimin e skanimit të pikës përfshijnë: CEIL (rrumbullakon lart), FLOOR (rrumbullakon poshtë), GREATEST INTEGER FUNCTION (numri i plotë më afër), dhe ROUND (numri me shifrat me saktë).

Algoritmet e vizatimit të vijës

• Vija lidh dy pika dhe krijon një segment të drejtë.
• Qëllimi i vizatimit të vijës është të krijohet një vijë ideale.
• Kriteret kryesore të projektimit: vijat e drejta duhet të jenë të drejta dhe duhet të fillojnë e përfundojë me saktësi, ndricimi të jetë konstant.

Metoda Direkte e Vizatimit të Vijës

• Kjo metodë përdor dy pika fundore për të llogaritur pjerrësinë e vijës dhe për ta vendosur në ekuacionin y = mx + b.
• Ky ekuacion nuk është i përshtatshëm për vija vertikale.
• Në këtë rast problemi është se si te zgjedhim pixelat të ndizen.
• Metoda direkte është më e ngadalshme sepse: Ekuacioni kërkon shumëzimin e m me x; rrumbullaksimi i rezultateve të koordinatës y.

Algoritmi DDA (Digital Differential Analyzer)

• Në këtë algoritëm përdoret teknika inkrementale, do të thotë koordinatat e ardhshme gjejmë duke përdorur koordinatat e kaluara pra, yk+1 bazohet nga yk.
• Kjo metodë analizon diferencën e pikës së pikselit dhe sipas analizës mund të vizatohet vija.
• Kjo algoritem rrit koordinaten x per nje, ndërsa y shkon lartë sipas pjerrtësisë linjës.
• Nëse pjerrtësia është midis -1 dhe 1, koordinata x rritet increment, dhe y llogaritet me formulën yk+1 = yk + m.
• Nëse pjerrtësia është jashtë kufijve atëherë y rritet me 1,dhr x llogaritet me formulën xk+1 = xk + 1/m.
• Një e metë e ka se vlerat që kalkulohen duhet të rrumbullaksohen.
• Nëse m 1, x = x1 + 1 / m , y = y1 +1.
• Pra, algoritmi DDA është shumë më i shpejtë se sa metoda direkte, por disa të meta i ka si më poshtë:
  • grumbullimi i gabimeve të rrumbullaksuara mund të bëjë që vija e pikseluar të largohet nga ajo që synohej.
  • veprimet e rrumbullaksimit dhe kalkulimet kërkojnë kohë.

Algoritmi Bresenham

• Shërben si procedurë e konvertimit të skanimit në rritje
• Avantazh: përdor vetëm llogaritjet me numra të plotë.
• Llogaritja e kësaj metode është tepër e shpejtë.
• Ky algoritem llogaritur vendndodhjen e pikselëve në mënyrë të ngjashme.
• Veti e rrethit është se ka 8 simetri keshtu që nëse dimë koordinatat kufitare të oktantit të parë, vlera e 7 oktantëve të tjerë mund të llogaritet lehtësisht.
• Kurse m>1, rritet y, ndërsa x kalkulohet.
• Formula e përdorun në këtë rast quhet shprehja vendosëse (decision expression).
• Shenja e parametrit pk, është i njejtë nga dlower ose dupper.
• Parametri i parë i vendimarrjes (d), e valueot përderjtsimisht në (x0,y0).