Уровень детализации (lod)

Уровень детализации (level of detail) - это метод снижения сложности рендеринга кадра, уменьшения общего количества полигонов, текстур и иных ресурсов в сцене, общее снижение её сложности в зависимости от расстояния до объекта. Простой пример: основная модель персонажа состоит из тысячи полигонов. В тех случаях, когда в обрабатываемой сцене он расположен близко к камере, важно, чтобы использовались все полигоны, но на очень большом расстоянии от наблюдателя в итоговом изображении он будет занимать лишь несколько пикселей, и смысла в обработке всех тысячи полигонов нет никакого.

Метод LOD обычно используется при моделировании и визуализации трехмерных сцен с использованием нескольких уровней сложности для объектов, пропорционально расстоянию от них до наблюдателя. Метод часто используется для снижения количества полигонов в сцене и для улучшения производительности. Изменение сложности, в частности, количества треугольников в модели, может происходить автоматически на основе одной 3D модели максимальной сложности, а может - на основе нескольких заранее подготовленных моделей с разным уровнем детализации (рис. 9.11).

Метод особенно эффективен, если количество объектов в сцене велико, и они расположены на разных расстояниях от камеры.

Кроме расстояния от наблюдателя до объекта, для LOD могут иметь значение и другие факторы - общее количество объектов на экране (когда один-два персонажа в кадре, то используются сложные модели, а когда 10-20, они переключаются на более простые) или количество кадров в секунду. Другие возможные факторы, влияющие на уровень детализации - скорость перемещения объекта (машину в движении вы рассмотреть вряд ли успеете, а вот улитку - запросто), важность объекта. Главное - не переборщить, частые и заметные изменения уровня детализации мешают.

Глава 10. Получение реалистичных изображений

Получение реалистичных изображений – одна из самых важных задач компьютерной графики на сегодняшний день. Изобразить апельсин не только в виде оранжевого круга, а и передать его фактуру в виде пористой кожуры, показать блик от источника света и отбрасываемую тень на стол – все это становится возможным в связи с развитием технических средств. И в то же время требуются очень экономичные алгортмы, позволяющие за короткий промежуток времени просчитать сложные сцены.

10.1. Методы создания реалистических изображений

Главная трудность на пути получения изображения объекта состоит в том, что все устройства вывода является двумерными. Трехмерные объекты приходится проецировать на плоскость, что приводит к существенным потерям информации, а иногда и к неопределенности изображения. Существуют разные методы, которые используются для восстановления информации, которая теряется при проецировании (пример с кубом на рис. 10.1).

Рис. 10.1 Разность интерпретации каркасной модели куба

С середины 60-х годов ведутся поиски способов и средств создания реалистичных изображений, чтобы наблюдатель принимал изображение за реальный объект, а не за синтетический объект, существующий только в памяти компьютера. Это особенно важно при моделировании, проектировании, организации досуга.

Конструкторам автомобилей, самолетов, машин и т.д. хотелось бы заранее знать, как будет выглядеть их проект. Формирование реалистичных изображений, сгенерированных на компьютере, во многих случаях представляет собой более легкий, дешевый и более эффективный способ наблюдения предварительных результатов, чем изготовление моделей и опытных образцов, кроме того, он позволяет рассмотреть большее число вариантов проекта.

Основной трудностью создания реалистичных изображений является сложность реальных визуальных образов. Наше окружение очень разнообразно. В нем существуют многочисленные фактуры поверхности, плавные переходы цветов, тени, отражения и мелкие неровности (царапины на полу, чешуйки краски, выступы на стенах). Сочетаясь в нашем сознании, они образуют «реальный» визуальный опыт.

Главная трудность при изображении пространственных отношений — практически все устройства вывода является двумерными. Следовательно, трехмерные объекты приходится проецировать на плоскость, что приводит к существенным потерям информации, а иногда к неопределенности изображения.

Рассмотрим методы, которые используются для восстановления информации, чтобы присущие человеку механизмы восприятия глубины могли соответствующим образом ликвидировать неясности.