Геометрические объекты
Типы геометрических объектов.
Сплайновые кривые (spline curves) — это смоделированные таким образом кривые (Безье или NURBS), что они могут служить заготовками для построения поверхностей (экструзии, тела вращения или лофтинга) или их можно использовать в качестве траектории движения. Для кривых Безье определен, в частности, набор примитивов (например, окружность или текст), которые впоследствии могут быть конвертированы в явное ("повершинное") описание формы. При отображении на экране и при финальной визуализации кривые аппроксимируются линейными отрезками с заданной точностью.
Полигональные объекты (polygonal objects) — это полигональные примитивы (polygonal primitives), описываемые наборами динамически изменяемых параметров (например, длин, радиусов) или полигональные сетки (polygonal meshes), определяемые как наборы граней (faces), ограниченных ребрами (edges), попарно соединяющими вершины (vertices). Использование примитивов резко облегчает дизайнеру (и программе) манипулирование формой объекта, однако служит определенным ограничением при построении сложных полигональных поверхностей. При визуализации таких ЗD-примитивов (например, сфер или цилиндров) их форма аппроксимируется гранями с заданной точностью.
Так как поверхность полигонального объекта представляет собой набор плоских граней, то для придания ей визуальной гладкости применяют различные алгоритмы сглаживания (smoothing). В виду относительно малой затратности вычислительных ресурсов компьютера при интерактивной визуализации таких объектов данная технология моделирования широко используется при создании 3D виртуальных миров.
Полигональные объекты
Поверхности Безье (Bezier patches) — это математически гладкие поверхности, описываемые расположением вершин Безье. Эти вершины определяют их кривизну при помощи дополнительных управляющих точек (control points) на концах касательных к поверхности векторов (tangent vectors). Подобные поверхности требуют большей нагрузки для вычислительной системы, зато позволяют моделировать сложные криволинейные (например, даже органические) формы объектов.
NURBS-поверхности (Non-Uniform Rational B-splines surfaces) — это наиболее универсальный и эффективный способ моделирования неоднородных криволинейных поверхностей. Такие поверхности описываются в особом четырехмерном гомогенном (однородном) пространстве (homogeneous space), в котором каждая управляющая вершина (control vertex), кроме трех координат х, у и z, имеет еще и дополнительную весовую (weight) характеристику. Изменяя положение и относительный вес вершины, можно предельно точно управлять формой объекта.
Составные объекты (compaund objects) представляют собой комбинацию (или если угодно, композицию) двух или более смоделированных заранее заготовок. В зависимости от того, какое именно составное тело создается, заготовками могут служить кривые или объемы (поверхности). Типичными примерами составных объектов служат: лофт-объекты (loft objects) — тела, построенные по сплайновым сечениям; булевы объекты (boolean objects) — результаты булевских операций (объединения, вычитания или пересечения) между объемами; морф-объекты (morph objects) — анимационные объекты, изменяющие свою форму за счет интерполяции положения вершин поверхности между базовым (base) и целевыми (target) объектами.
Системы частиц (particle systems) — это объекты-эмиттеры (emitters), генерирующие по заданному алгоритму частицы с определенной формой, начальной скоростью, сроком "жизни" и другими характеристиками. Такие анимационные объекты используются для моделирования дождя, пузырьков газа в жидкости, осколков взрывающихся снарядов и тому подобных образцов объективной реальности
Динамические объекты
Динамические объекты (dynamics objects) позволяют моделировать объекты, реагирующие на приложенные к ним внешние силы: пружины (springs) и амортизаторы (dampers). Используются при моделировании динамики движения объектов, когда пружина сама растягивается под воздействием подвешенного на ней груза.