§ 4. Основные операции при построении реалистических изображений

Допустим, необходимо построить единичное изображение некоторых объектов, близкое к естественному. Рассмотрим, какие основные факторы в общем случае влияют на реалис-тичность изображения и каким образом они учитываются при его построении.

1. Для каждого объекта должна быть создана или взята из существующих библиотек каркасная модель. Обычно, исходя из предполагаемого разрешения, для всех видов моделей производится тесселяция (tessellation) – приведение к полигональному виду с треугольными гранями требуемого размера. На гранях каркасной модели должны быть заданы текстуры.

189

2. Указывается область 3-х мерного пространства с введён-ной на ней декартовой системой координат Охуz, в которой должно строиться изображение. Обычно эта область назы-вается сценой.

3. Объекты размещаются на сцене в требуемом положении. При этом необходимо для всех вершин каркасной модели выполнить соответствующие операции пространственных вращений, перемещений, изменений масштаба, а затем построить требуемое положение рёбер и граней.

4. На сцене размещаются источники света, а также указы-вается интенсивность рассеянного света (который обычно используется для имитации времени суток).

5. Проецирование поверхности пространственных объектов на плоскость экрана. В зависимости от удалённости и по-ложения объекта используются рассмотренные выше аксоно-метрические или перспективные проекции.

6. Отсечение - удаляются те части объектов, которые 1) не попадают в пределы экрана; 2) удалены от экрана дальше некоторого расстояния, которое определяет предел види-мости.

7. Расчёт освещения граней. Определяется количество световой энергии, которое попадает от источников на грани.

8. Удаление невидимых граней объектов. Для непрозрачных объектов грани исключают из итогового изображения в двух случаях – либо они находятся на невидимой стороне объекта, либо они закрыты гранями другого непрозрачного объекта, более близкого к наблюдателю. У прозрачных объектов производится наложение изображений граней.

9. Расчёт затенения граней – определяется отражение от их поверхности, которое должен видеть наблюдатель.

10. Постпроцессорная (окончательная) обработка. Произво-дится сглаживание стыков граней, удаление лестничного эф-фекта и т.д.

190

После последовательного выполнения описанных операций изображение выводится на экран.

Данные операции могут выполняться различными мето-дами, некоторые могут опускаться и заменяться другими. Для ускорения обработки изображений применяют специальные платы – 3D ускорители, на которых часть операций, – например, матричные умножения однородных координат вершин, расчёт затенений, удаление невидимых граней, постпроцессорная обработка и др. – частично или полностью реализуются аппаратно (т.е. плата содержит специали-зированные процессоры по выполнению этих операций).