Вопрос 16. Моделирование и конфигурирование сцены в процессе построения трехмерной компьютерной модели.

Фазы построения компьютерной графики:

1. Создание содержания (3-х мерное моделирование, анимация, структурирование)

2. Конфигурирование сцены

3. Рендеринг

Моделирование – выполняется с использованием различных методов – стереометрия твердых тел, B-сплайны, аппроксимация треугольниками. Моделирование процессов может также включать: редактирование поверхности объекта или его материальных свойств, таких как – цвет, яркость, шероховатость, блеск, характер отражения света, прозрачность и т.д., при этом используются текстуры поверхности, карты рельефа и др. особенности.

При моделировании могут также применяться операции связанные с подготовкой трехмерной модели для анимации.

Объекты могут быть оснащены основой или костяком, центральной структурой объекта, которая определяет форму и допустимые движения этого объекта, в процессе анимации движение основы автоматически определяет состояние соответствующих частей модели.

Моделирование может быть выполнено с использованием специализированных программных средств:

1. Light wave modeler

2. Moray

3. Cinema 4D

4. Rhinoceros 3D

Формирование или конфигурирование сцены – выделяют 2 аспекта:

1. Установка сцены – включает в себя размещение в пространстве виртуальных объектов, средств освещения съемочных камер

В анимации часто используют метод ключевых кадров key framing, ключевые кадры задают при анимации некоторые обязательные промежуточные положения объектов в сцене, перемещение и изменение между которыми (смещение, вращение, масштабирование) реализуется путем интерполяционных вычислений. Размещение точек наблюдения и освещения – существенный фактор эстетического и качественного результата.

2. Каркасное моделирование и создание сеток – процесс преобразования математических описаний объектов в представлении поверхности как многогранника – каркасное моделирование tessellation, буквально – состояние мозаики. При этом объекты преобразуются из представлений абстрактными примитивами (сферы, конусы и т.д.) в сетки meshes, являющиеся сетями связанными треугольником.

Вопрос 17. Рендеринг в процессе построения трехмерной компьютерной графики. Методы, применяемые при рендеринге.

Рендеринг – окончательная компиляция изображения, выполняемая 3D-акселератором.

Методы, применяемые в процессе рендеринга:

1. Текстурирование, отображение текстур (texture mapping) – технология детализации трехмерного изображения, которая может быть представлена как обтягивание трехмерного каркаса окрашенной бумагой.

2. Сжатое текстурирование (mip mapping, от лат. multum in parvo – «много в одном»). Заключается в хранении кроме оригинальной текстуры ее уменьшенных копий. Это позволяет сократить объем вычислений при необходимости масштабирования текстуры, а также повысить аутентичность изображения путем предварительного формирования копий текстур. Недостаток: расход видеопамяти увеличивается на треть.

3. Билинейная фильтрация (bi-linear filtering). Заключается в считывании четверки пикселей текстуры (текселей) и вычислении искомого текселя как взвешенного среднего из них. Используется в случае, когда масштаб текстуры оказывается слишком велик, т.е. требуется путем интерполяции получить дополнительные, отсутствующие в исходной текстуре, пиксели.

4. Z-буферизация (Z-buffering). Используется для корректной обработки глубины каждого пикселя изображения в трехмерных сценах. Когда несколько объектов помещаются друг за другом в глубину, необходимо выбрать самый ближний из них для отрисовки. Это и выполняет алгоритм Z-буферизации, вычисляя при этом цвет каждого конфликтного пикселя.

5. Антиалиасинг (anti-aliasing) – устранение шума и лестничного эффекта на границах объектов.

6. Штриховка Гуро (Gouraud shading) – применение теней к поверхностям объектов, что повышает их «объемность».

7)Отображение неровностей (bump mapping). Позволяет получить эффекты шершавых стен, бурного моря и пр.