Достоинства и недостатки векторной модели?
Достоинства векторной полигональной модели:
Удобство масштабирования объектов. При этом они выглядят более качественно, чем при растровых моделях описания.
Небольшой объем для описания простых поверхностей, которые адекватно аппроксимируются плоскими гранями.
Необходимость вычислять только координаты вершин при преобразовании системы координат или при перемещении объектов.
Аппаратная поддержка многих операций в современных графических видеосистемах, обуславливающая достаточно большую скорость для анимации.
Недостатками такой модели являются:
Сложные алгоритмы визуализации, в частности, для выполнения топологических операций, таких, как разрезы.
Аппроксимация модели плоскими гранями приводит к погрешности моделирования поверхностей, имеющих сложную, фрактальную форму.
Воксельная модель представляет собой трехмерный растр. Подобно тому, как пикселы располагаются на плоскости, так и вокселы образуют трехмерные объекты в определенном объеме. Наряду с цветом (свойство присущее каждому пикселу) воксел обладает еще и прозрачностью. Полная прозрачность воксела означает пустоту соответствующей точки объема. Воксельный метод считается наиболее перспективным сегодня в КГ и используется в частности в медицине в компьютерной томографии
Воксельная модель?
Достоинства воксельной модели:
Позволяет достаточно просто описывать сложные объекты и сцены.
Обеспечивает простое выполнение топологических операций над объектом или сценой в целом
Недостатки модели:
Большое количество информации для представления объемных данных.
Значительные затраты памяти ограничивающие разрешающую способность и скорость формирования объемной сцены.
Ухудшающая разрешающая способность при изменении размеров (как у любого растра).
Отражение света?
Во взаимодействии света с веществом можно выделить два основных аспекта: распространение света в однородной среде и взаимодействие света с границей раздела двух сред.
Распространение света в однородной среде происходит вдоль прямолинейной траектории с постоянной скоростью. Отношение скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в среде называется коэффициентом преломления (индексом рефракции) среды . Обычно этот коэффициент зависит от длины волны луча (эту зависимость мы в дальнейшем будем игнорировать).
Среда может также
поглощать свет, проходящий через нее.
При этом имеет место экспоненциальное
затухание света с коэффициентом
,
где I
расстояние,
пройденное лучом в среде, а
- коэффициент затухания, зависящий от
среды.
При взаимодействии с границей двух сред происходит отражение и преломление света. Рассмотрим несколько идеальных моделей, в каждой из которых границей раздела сред является плоскость.
При зеркальном отражении отраженный луч падает в точку Р в направлении i и отражается в направлении, задаваемом вектором r, который определяется следующим законом: вектор r лежит в той же плоскости, что вектор и вектор внешней нормали к поверхности n, и направлен так, что угол падения i равен углу отражения r (рис. 10.1).
Рис.10.1. Падающий и отраженный лучи света.
Будем считать все векторы единичными. Тогда из первого условия следует, что вектор r равен линейной комбинации векторов i и n, то есть
Так как i = r , то (-i, п) = cos r = cos r = (r, n). Отсюда легко получается формула
r = i - 2 (i, n) n. (1)
Вектор, задаваемый соотношением (1), является единичным
Идеальное диффузное отражение описывается законом Ламберта, согласно которому свет рассеивается во все стороны с одинаковой интенсивностью. Таким образом, однозначно определенного направления, в котором бы отражался падающий луч не существует, все направления равноправны, и освещенность точки источника, т. е. (i, n).