Prelucrarea imaginilor și VR [606025]

Prelucrarea imaginilor și VR
I. Prelucrarea imaginilor
Imaginile fie ca sunt bidimensionale, fie tridimensionale pot fi prelucrate cu scopul de a
aduce imbunatatiri asupra calitatii lor, sau de a obtine diverse modificari in forma si structura.
Prin prelucrare imaginile pot fi ajustate sau chiar transformate total cu ajutorul unor
efecte. Pentru imaginile realizate intr -un simplu program de grafica sau mai ales pentru fotografii
care nu intotdeauna reprezinta exact ce si -a dorit utilizatorul, s -a facu t simtita nevoia producerii
unor transformari care sa aduca produsul mai aproape de realitate sau mai aproape de dorinta
fiecaruia. Prelucrarea imaginilor a fost creata pe de o parte din nevoia de perfectionare a imaginilor
si pe de alta parte din dorinta de a crea ceva nou, deosebit.
Efecte aplicate
Efectele in sine sunt bucati de cod care contin diversi algoritmi ce actioneaza asupra
unei imagini, sau a mai multora schimbandu -le caracteristicile originale, sau realizand un
ansamblu (precum animatia si mor phingul).
Exista foarte multe efecte posibil de aplicat pe imagini si ele pot fi clasificate dupa
modul in care actioneaza; astfel putem considera clase de efecte care actioneaza la nivel de
pixel, transformand fiecare pixel individual, clase de efecte car e se ocupa cu distorsionarea
formelor originale ale imaginii, efecte care actioneaza asupra conturului formelor imaginii,
efecte care actioneaza pe blocuri de pixeli, etc.
Totusi, efectele pot fi clasificate in doua mari grupe: efecte bidimensionale si efe cte
tridimensionale.
Efectele bidimensionale sunt cu adevarat fascinante indiferent daca sunt privite sau
create. Urmatoarea parte exploreaza matematica din spatele a diferite efecte, precum blurring
sau schimbarea conditiilor de luminozitate, in acest fel apropiindu -se de programarea lor.
Dintre efectele bidimensionale amintim urmatoarele: blurring, editarea de harti
colorate, dithering, efecte de luminare, zgomotul de imagine, sferizarea, transformarea,
valurile si undele.
Efectele tridimensiona le pe computer pot fi complexe din punct de vedere
matematic, dar de cele mai multe ori sunt incredibil de fascinante. Desi matematica din
spatele efectelor tridimensionale poate parea pentru multi descurajatoare, in prezent exista
foarte multe biblioteci software care permit realizarea acestor efecte fara cunostinte
aprofundate de matematica.
Din efectele tridimensionale fac parte: texture mapping, perspectiva, alpha blending,
MIP mapping, Gouraud shading, Z -Buffering, polygon rendering.
In ceea ce urmeaza vor fi prezentate unele dintre cele mai interesante si mai utilizate
efecte grafice.

a)Blurring
Efectul de Blurring este un efect bidimensional care actioneaza asupra pixelilor
imaginii si care are ca rezultat o imagine mai putin clara cu aspect de c eata. Efectul detine
mai multe filtre, fiecare alterand imaginea in felul sau. Aceste filtre sunt: Blur, Blur More,
Motion Blur, Gaussian Blur, etc.
Filtrele de Blur si Blur More isi obtin distorsiunea in acelasi fel. Ele altereaza
pixelul, sursa pentru de taliul vizual si culoare intr -o imagine bitmap. Cand pixelii (care sunt
ca niste puncte mici pe o panza) sunt aranjati dupa forma unui grilaj, pixelii formeaza o
imagine sau o fotografie pe care observatorul o poate recunoaste. Filtrele Blur si Blur More
fac media intre valoarea culorii unui pixel cu pixelii care il inconjoara, pentru a obtine acel
efect distinct incetosat. Singura diferenta intre filtrele Blur si Blur More este aceea ca Blur
More face media valorilor culorii unui pixel la o rata de aproape patru ori mai mare decat
filtrul Blur. Filtrele Blur si Blur More pot fi utilizate pentru “a imblanzi” o imagine, fara a
distruge continutul, si sunt foarte folositoare pentru neutralizarea efectului Sharp Edge dat
unui obiect.
b)Editing colormaps
De ce o are s-ar face schimbari ale culorilor unei imagini? Exista cateva motive
pentru care se face acest fel de modificare. Este foarte adevarat ca in mod obisnuit efectul
este nepotrivit si reda imagini “deosebite”, dar exista momente in care o schimbare este f oarte
necesara.
Exista doua modalitati diferite de a altera o harta de culori: prima este realizata prin
schimbarea valorilor culorilor de mana; este foarte folositoare daca se vrea ca fiecare pixel
care are o anumita culoare, sa aiba alta. De exemplu, daca se doreste schimbarea
backgroundului unei pagini web, se poate modifica culoarea backgroundului in alta.
Este de observat ca aceasta prima metoda nu este folosita frecvent. A doua metoda,
in schimb, reprezinta refacerea culorii prin schimbare a tuturor pixelilor, folosind o functie
similara celei folosita in aplicatia efectului de fulger. Aceste functii pot fi apoi fie utilizate
direct, fie salvate ca pallets, care reprezinta la baza fisiere de recolorare.
Efectul produs prin a doua m etoda este chiar foarte des folosit in domenii precum
medicina sau astronomie pentru generarea a ceea ce se cunoaste drept imagini care contin
culori false. Nivelele de luminozitate diferita sunt impachetate in nuante (hues), ceea ce este
facut foarte usor din punct de vedere al programarii. Rosu ar putea reprezenta semnale radio
de intensitate ridicata, in timp ce albastru sau negru ar reprezenta semnale de intensitate
scazuta. Cand imaginea este realizata doar din nivele de intensitate, redarea unei imagi ni din
culori false imbunatateste in mod drastic perceptia sa, pentru ca nuantele diferite de culori
sunt mult mai usor de vazut si de distins, decat umbrele diferite ale unei imagini alb -negru cu
aceleasi intensitati.
c)Dithering

Dithering este metoda pri n care o imagine este afisata prin mai multe culori decat
disponibile unui computer datorita limitarilor hardware sau software. Din cauza faptului ca in
multe aplicatii (aici se pot include browserele web) acest efect are loc in mod liber, de la sine,
este foarte dificil sa se arate imagini ale acestui efect. Cand se foloseste acest efect, de fapt nu
se afiseaza mai multe culori. Din fericire, ochiul uman poate fi usor pacalit sa vada culori
care nu sunt prezente in realitate.
d)Lighting
Efectele de lumina re sunt unele dintre cele mai versatile si mai des folosite dintre
efectele bidimensionale. Prin simpla ajustare a contrastului sau luminozitatii unei imagini,
anumite aspecte sunt mai usor de vazut. Daca luam de exemplu o fotografie facuta prin
telescop unor stele, care este scanata si introdusa pe calculator, ea poate arata bine cu
exceptia faptului ca majoritatea obiectelor de intensitate scazuta nu sunt vizibile. In acest caz,
tot ceea ce necesita fotografia este o simpla schimbare de contrast si putin a ajustare a
luminozitatii. Separand culorile prin contrast, astfel incat stelele luminate sa arate mai
puternic luminate si cele intunecate sa arate mai intunecate, se pot observa stelele mici. Daca
imaginea este prea intunecata sau dimpotriva prea lumina ta, trebuie doar alterata
luminozitatea, si imaginea va arata numai potrivit.

In general, aceste efecte sunt mai importante pentru fotografii care de obicei sunt
supraexpuse (cu contrast mic si luminozitate mare) sau subexpuse (cu contrast mare si
luminozitate foarte putina).

e)Zgomotul de imagine
Zgomotul de imagine se traduce prin faptul ca exista pixeli care variaza foarte mult
fata de pixelii inconjuratori. Astfel se creeaza un aspect cu “purici” al imaginii care in mod
normal este nedorit. Cat eodata, chiar se doreste aplicarea acestui efect. Un motiv este acela ca
zgomotul de imagine poate ajuta o imagine sa arate mai realist. Acest fapt este in special
adevarat in cazul imaginilor generate pe computer, care de multe ori au aspecte suprarealist e
din cauza perfectiunii matematice pe care o reprezinta. Intr -un asemenea tip de imagine, o
cantitate redusa de zgomot de imagine poate face o diferenta profunda.
In cele mai multe dintre cazuri se doreste totusi indepartarea zgomotului de imagine
si acea sta cerere este indeplinita astfel: initial se observa pixelii din interiorul unui dreptunghi
dat, si se determina care dintre ei sunt mai diferiti fata de pixelii inconjuratori, si apoi se
amesteca in multime. Algoritmul este similar blurring -ului pentru ca foloseste un vector de
convolutie gaussian.

Am ales sa dezvolt aceste efecte deoarece mi s -au părut cele mai interesante în prelucrarea
iomaginilor, însa pe lângă acestea putem menționa și: Seamless Tile, edge glow, emboss,
dilate, perspectiva, fee dback, MIP mapping, alpha blending etc.

II. Realitatea virtuală

Introducere în Virtual Reality
Cuvântul « Virtual » este folosit frecvent în studiile / cercetările /experimentele / produsele
software ale informaticii și ale domeniului IT&C, în general pentru a desemna o entitate/un
mediu care simulează/modelează o entitate/un mediu din realitatea obișnuită a omului. P rin
«realitate » vom înțelege mediul natural perceput de om prin intermediul simțurilor. Faptul
că«realitatea » din mediul natural este percepută de om prin intermediul simțurilor, face
posibilă simularea /modelarea acesteia prin generarea/furnizarea datelor /informațiilor
percepute de unul sau mai multe simțuri. Din aceste motive, Realitatea Virtual ă (VR –
Virtual Reality ) se referă la un sistem de concepte, metode și tehnici care se utilizează la
elaborarea și construirea de produse software în scopul utiliză rii lor prin intermediul unor
sisteme de calcul moderne( calculatoare și echipamente specializate ).
Noile echipamente VR încearcă să reproducă funcțional comportamentul normal al omului
într-o altfel de realitate: realitatea virtuală. Aceste echipamente sun t: • ochelari 3D, căști VR (
HMD -Head Mounted Display ), monitoare 3D; • mănuși VR, volane, gamepad -uri ( toate cu
“force feedback”, adică sunt capabile să comunice bidirecțional cu mediul virtual ); • trackere
(acestea urmăresc mișcările corpului uman ). Aplicațiile cele mai importante ale realității
virtuale sunt considerate următoarele: • modelare, simulare și vizualizare în domeniul
științific, prin care se obțin imaginea și studiul diferitelor modele sau fenomene inaccesibile
observației directe(fluxur i de informații, structuri atomice, sisteme meteorogice, sisteme
cosmice etc.); utilizarea rezultatelor în software educațional; • experimente și simulări în
domeniul medicinei, pentru învățarea diferitelor proceduri fără riscul vieții pacientului (de
exem plu, în chirurgie); • sisteme de simulare(simulatoare) pentru antrenamentul piloților,
astronauților, șoferilor etc., prin care se pot exersa manevre dificile, fără a fi în pericol viața
participantului sau securitatea cabinei de vehicul (avion, elicopter, mașină, tren, navă
maritimă, navă spațiala etc.); • proiectare asistată de calculator(CAD) în diferite domenii
(construcții, arhitectură etc.), prin care proiectantul are posibilitatea să vadă rezultatele
proiectului sub forma imaginii acestuia în timp re al, să observe detaliile, să studieze
respectarea diverselor criterii, să ia decizii de modificare a parametrilor înainte de construirea
prototipului; • realizarea de jocuri distractive pe calculator și filme de animație.
Realitatea virtuală este o simulare generată de calculator a unui mediu tridimensional, în care
utilizatorul este capabil să vizualizeze și să manipuleze conținutul acestui mediu. Dacă
termenul de multimedia se referă la date preasamblate și preprogramate, incluzând o suită de
informații din anumite medii, realitatea virtuală este dinamică și în interacțiune permanentă
cu receptorul/utilizatorul ei. Multimedia este la bază bidimensională, o serie de imagini
prezentându -se, conform unui scenariu predefinit, pe ecran, pe când realitatea virtuală este
tridimensională, mult mai flexibilă și intens interactivă, combinație avansată de hardware și
software multimedia. Utilizatorul unui sistem virtual are libertatea de a explora lumea creată

de calculator și de a in teracționa direct cu ea. Conceperea unui univers tridimensional virtual
se poate realiza folosind VRML (Virtual Reality Modeling Language), scopul inițial al
limbajului fiind tranziția de la o interfață text tip Web la una având trei dimensiuni, în
permane ntă interacțiune cu utilizatorul. VRML a fost creat în primăvara anului 1994 și
prezentat la prima Conferință WWW din Geneva, la dezvoltarea sa avându -se în vedere
independența de platformă, extensibilitatea și abilitatea de a lucra în cadrul rețelelor. Du pă
specificația inițială VRML 1.0, în anul 1995 a apărut VRML versiunea 1.1, iar în anul 1997 a
apărut versiunea VRML 2.0 fiind standard ISO și care se numește VRML97. Astăzi, VRML
este rescris în termeni XML (Extensible Markup Language), noua versiune avâ nd numele
X3D. În loc de a parcurge pagini cu imagini statice și de a urma hiperlegături, utilizatorii pot,
de exemplu, să parcurgă coridoare și să manipuleze obiecte, folosind o cască specială de
vizualizare (Head -Mounted Display -HMD) și o mănușă VR pentr u „comunicare”’ cu mediul.
Mai nou, a apărut ecranul retinal virtual (Virtual Retinal Display -VRD) pentru o explorare
mai facilă a lumii 3D. Informații despre VRML se pot găsi la adresa http://www.vrml.org. De
asemenea, pentru informații privind termeni di n domeniul informaticii se poate consulta The
Free Online Dictionary of Computing la adresa http://wombat.doc.ic.ac.uk. Realitatea
Virtuală (RV) și Mediu Virtual (MV) sunt termeni utilizați în comunitatea Computer Science.
De asemenea, la fel de importanți sunt: Lume Virtuală (Virtual World), Mediu Virtual
(Virtual Environment), Mediu Sintetic (Synthetic Environment), Lume Artificială (Artificial
World), Realitate Artificială (Artificial Reality).

Toate acestea înseamnă, de fapt, concepte care generează ur mătoarele definiții pentru
Realitatea Virtuală:
• “Realitatea Virtuală este un sistem folosit pentru a crea o lume artificiala pentru un
utilizator astfel încât acesta să aibă impresia că se află în această realitate în care se poate
mișca și interacționa cu obiectele înconjurătoare” [C. Manetta, R. Blade -1995]
• “Grafica interactivă în timp real cu modele 3D combinată cu o tehnologie de afișare care
oferă utilizatorului imersiunea în modelul lumii și posibilitatea manipulării directe a acestuia”
[H. Fuchs, G. Bishop -1992]
• “Iluzia participării într -un mediu sintetic în locul observării externe a acestui mediu. RV se
bazează pe display -uri 3D stereoscopice purtate de utilizator, urmărite, urmărirea
mâinilor/corpului și un sunet binaural. RV este o experiență imersivă, multi senzorială” [M.
Gigante -1993]
• “Simulări pe calculator care utilizează o grafică 3D și astfel de dispozitive, cum sunt
DataGlove, pentru a permite utilizatorului să interacționez e cu simularea” [Jargon
Dictionary -1995]
• “Realitatea Virtuală se referă la medii imersive, interactive, multi -senzoriale, centrate spre
utilizator, tridimensionale, generate de calculator și combinarea tehnologiilor necesare
construirii acestor medii” [ C. Cruz -Neira -1993]
• “Realitatea Virtuală ne permite să navigăm și să vedem o lume în trei dimensiuni în timp
real, cu șase grade de libertate, fiind, în esență, o clonă (virtuală) a realității fizice” [L. and E.
Schweber -1995]. Sistemele de Realitate Vi rtuală se disting în mai multe categorii:

• sisteme de realitate virtuală imersive (immersive VR);
• sisteme de simulare (simulation VR);
• sisteme proiective (projected VR); • sisteme cu teleprezență (telepresence VR);
• sisteme de realitate îmbogațit ă (augmented reality VR);
• sisteme de realitate virtuală desktop (desktop VR).