Concepte de bază de grafică tridimensională
grafică tridimensională a fost utilizat pe scară largă în domenii cum ar fi calcule științifice, proiectare, simulare pe calculator a obiectelor fizice.
Pentru a crea un model realist al obiectului cu ajutorul primitivelor geometrice (cub, sferă, con, etc.) și, așa-numitele suprafețe netede spline. tipul de suprafață situată în spațiul definit de grila de puncte de referință. Fiecare punct este atribuit un coeficient a cărui valoare determină gradul de impactul acesteia asupra porțiunii de suprafață ce se extinde în apropierea punctului. Din poziția reciprocă a punctelor și valori ale formei dependente coeficienților și netezimea suprafeței în ansamblu.
Deformarea obiectului este asigurată prin mutarea punctelor de control, situat în apropiere. Fiecare punct de control este asociat cu cele mai apropiate puncte de referință, gradul de influență asupra lor este determinată de la distanță. O altă metodă se numește deformare a ochiurilor de plasă. În jurul celalt obiect sau o parte este situată sita tridimensională, deplasarea oricărui punct care determină deformarea elastică atât a plasei și obiectul înconjurat.
Un alt mod de a construi obiecte din primitivelor este de modelare solidă. Obiectele sunt reprezentate de solide, care, în interacțiune cu alte organisme în diferite moduri (unire, scădere, care fuzionează și colab.) Sunt supuse dorite transformare.
Toate varietate de proprietăți în modelarea pe calculator este redusă la suprafața de formare a imaginii, adică suprafața pentru calcularea coeficientului de transmisie și unghiul de refracție a razelor luminoase la limita materialului și spațiul înconjurător. Proprietățile de suprafață sunt descrise în matrice de texturi generate care conțin date cu privire la gradul de transparență al materialului, indicele de refracție, culoare la fiecare punct, o culoare evidențiați, lățimea și claritatea și altele.
După proiectarea și finalizarea vizualiza facilitatea incepe sa „renaștere“, adică Atribuirea parametrilor de mișcare. animație de calculator se bazează pe cadre cheie.
Utilizarea unor modele matematice complexe pentru a simula diferite efecte fizice: explozii, ploaie, zăpadă, foc, fum, ceață, și altele.
grafică tridimensională a fost utilizat pe scară largă în domenii cum ar fi calcule științifice, inginerie de proiectare, simulare pe calculator a obiectelor fizice (fig. 3). Ca un exemplu, ia în considerare versiunea cea mai complicată de modelare tridimensională - crearea corpului fizic real a imaginilor în mișcare.
În formă simplificată pentru modelare obiect spațial necesită:
- pentru a proiecta și de a crea un schelet virtual ( „coloana vertebrală“) a obiectului care se potrivesc cel mai bine forma sa actuală;
- pentru a proiecta și de a crea materiale virtuale, proprietăți fizice similare imagistica reale;
- atribuie materiale pentru diferite părți ale suprafeței obiectului (în jargon - „proiectare textura obiect“);
- configurați parametrii fizici ai spațiului, care va opera obiect - proprietățile atmosferice iluminat, gravitație, set, proprietățile obiectelor care interacționează și suprafețe;
- a stabilit traiectoria obiectelor;
- se calculează secvența rezultată a cadrelor;
- suprapunem efecte de suprafață la animația finală.
Pentru a crea un model realist al obiectului, folosind forme geometrice (pătrat, cub, sferă, con, etc.) și netede, așa-numitele suprafețele spline. Acesta din urmă este cel mai des folosit metoda de Bicubică raționale B-spline de pe grila neregulate (NURBS). Suprafața de tip în timp ce situată în spațiul definit de grila punctelor de referință. Fiecare punct este atribuit un coeficient a cărui valoare determină gradul de impactul acesteia asupra porțiunii de suprafață ce se extinde în apropierea punctului. Pe poziția relativă a punctelor și magnitudinea coeficienților depinde de forma și suprafața „netedă“ ca un întreg.
După formarea „scheletul“ a obiectului care trebuie acoperit suprafața materialelor. Toate varietate de proprietăți în modelarea pe calculator este redusă la suprafața de formare a imaginii, adică suprafața pentru calcularea coeficientului de transmisie și unghiul de refracție a razelor luminoase la limita materialului și spațiul înconjurător.
Umbrire înseamnă suprafete Guro (Gouraud) sau Phong (Phong). În primul caz, culoarea primitiv este calculat doar la nodurile sale, și apoi interpolată liniar pe toată suprafața. În al doilea caz, un normal obiect ca întreg, componentele sale vectoriale interpolat peste primitivele de suprafață și de acoperire se calculează pentru fiecare punct.
Outgoing lumina de la suprafață la un anumit punct în direcția observatorului, este suma componentelor multiplicate cu coeficientul asociat cu materialul și culoarea suprafeței în acel punct. Pentru aceste componente includ:
- lumină, venind de pe suprafața laterală din spate, adică lumina refractate (refractate);
- lumina suprafață uniformă difuză (Difuz);
- reflectat specularly lumina (Reflectata);
- efectul de orbire, care este, sursele de lumină reflectată (); oglinda
- suprafața de emisie intrinsecă (Iluminare auto).
Următorul pas este impunerea ( „proiectare“), texturi pe anumite părți ale cadrului obiectului. Este necesar să se ia în considerare influența lor reciprocă la granițele primitivele. Materiale Proiectarea pe această temă - o sarcină dificilă de a formaliza, este înrudită cu procesul artistic, și necesită de interpret cel puțin creativitatea minimă.
După finalizarea instalației de proiectare și vizualizare începe sa „renaștere“, care este sarcina parametrilor de mișcare. animație de calculator se bazează pe cadre cheie. In primul cadru, obiectul este expus în poziția sa inițială. După o anumită perioadă (de exemplu, blocul opta) este dată o nouă poziție a obiectului și așa mai departe până la poziția finală. Valorile intermediare sunt calculate de program cu un algoritm special. Atunci când acest lucru nu este pur și simplu o aproximare liniară, iar schimbarea treptată în poziția punctelor de referință ale obiectului, în conformitate cu condițiile specificate.
Aceste condiții sunt definite printr-o ierarhie de obiecte (adică, legile interacțiunii lor cu altele), a permis mișcarea avioanelor limitatoare unghiurile de rotire, valorile accelerațiilor și viteze. Această abordare se numește metoda mișcării cinematicii inverse. Acesta funcționează bine în simularea de dispozitive mecanice. În cazul imitație de viață lucruri folosesc așa-numitul model scheletic. Aceasta este, de a crea un cadru, mutând punctele caracteristice ale obiectului modelat. Puncte de mișcare sunt calculate metoda anterioară. Apoi, pe rama suprapuse învelișul format din suprafețele modelate pentru care rama este un set de puncte de control, adică modelul filar generat. Modelul filar vizualizat texturi de suprafață de suprapunere în funcție de condițiile de iluminare. În timpul mișcării obiectului este obținut imitație foarte plauzibilă a mișcărilor ființelor vii.
procesul de calcul numit redare imagini realiste (redare). Cele mai multe programe de redare moderne se bazează pe urmărirea inversă ray (Backway Ray Tracing). Utilizarea unor modele matematice complexe pentru a simula efecte fizice, cum ar fi explozii, ploaie, foc, fum, ceață. La încheierea randeze o animație de calculator tridimensional este utilizat fie ca un produs independent, fie ca piese sau cadre separate ale produsului finit.
O zonă specială de simulare tri-dimensională de simulatoare în timp real constituie mijloace tehnice - mașini, nave, aeronave și nave spațiale. Ei trebuie să fie foarte precis punerea în aplicare a parametrilor tehnici ai obiectelor și proprietățile mediului fizic. În variante de realizare mai simple, de exemplu, atunci când formarea vehiculelor terestre de conducere, simulatoare implementate pe calculatoarele personale.