44.Вексельна модель опису тривимірних поверхонь

Вексельна модель — тривимірний растр.Вексель — елемент обсягу (voxel —volume element). За аналогією з пікселями звичайного растра вокселі заповнюють об’єм у тривимірному растрі, розташовуючись у вузлах рівномірної сітки. Будь-який воксель може мати свій колір і, крім того, прозорість. Повна прозорість вокселя означає порожнечу відповідної точки обсягу. Основна характеристика воксельної моделі —роздільна здатність, —кількість вокселів у визначеному об’ємі. Вона визначає точність моделювання

тривимірних об’єктів. Представлення об’ємних об’єктів у вигляді воксельних моделей використовують у комп’ютерних системах, призначених для медичних цілей. Наприклад, при скануванні томографом виходять зображення зрізів об’єкта, що потім поєднуються у виді об’ємної моделі для подальшого аналізу. Воксельний метод використовується також для графічних пристроїв, що створюють дійсно об’ємні зображення. Воксельна модель забезпечує простий опис складних об’єктів і сцен, спрощує процедуру відображення (для відображення воксельної моделі досить зобразити «кубики» відповідного кольору у всіх точках сітки растра, крім «прозорих» точок), не вимагає виконання процедур відсікання невидимих частин об’єктів (досить відображати шари вокселів у порядку від далекого до ближнього, при цьому ближні вокселі перекриють далекі). Крім того, виконання топологічних операцій, наприклад — виконання розрізів — треба просто зробити «невидимими» визначені групи вокселів. Основний недолік воксельної моделі, що обмежує область її застосування надзвичайно велика кількість інформації, необхідна для представлення об’ємних даних. Наприклад, об’єм 256×256×256 має не занадто велику роздільну здатність, але містить понад 16 мільйонів вокселів. Значні витрати пам’яті обмежують роздільну здатність, точність моделювання, швидкість виведення зображення. Крім того, як і звичайний растр, воксельна модель утруднює редагування, масштабування об’єктів. Незважаючи на зазначені недоліки, з ростом можливостей комп’ютерної техніки воксельні моделі можуть знайти застосування в різних областях.

45)Каркасна візуалізація тривимірних поверхонь

Будь-який тривимірний об'єкт може бути зображений по-різному,залежно від призначення створеного зображення і використовуваного при цьому алгоритму.Каркасна візуалізація("Дротова модель") полягає у рисуванні всіх елементів каркасу моделі - ребер полігонів,дуг еліпсів,сплайнових кривих і т.д. При цьому поверхні моделі "прозорі" та видні всі елементи об'єктів. для побудови зображення необхідно перетворити координати вершин полігонів і базових точок кривих зі світових в екранні координати,після чого використовуються прості растрові алгоритми введення ліній. Каркасна візуалізація - найбільш швидка і використовується для відображення моделей обєктів у процесі редагування.

46) Візуалізація тривимірних поверхонь з видаленням невидимих точок

Візуалізація з видаленням невидимих точок передбачає рисування тільки тих елементів об'єкта, що не приховані від спостерігача іншими об'єктами. Існує кілька методів видалення невидимих елементів. Найбільш простий метод - сортування граней по глибині. Полігони малюють в порядку від самих далеких до найближчих; При заливанні ближніх полігонів заливаються невидимі частини далеких. Метод найбільш ефективний при побудові поверхонь,заданих функціями z=f(x,y). При рисуванні складних об'єктів, грані яких можуть розташовуватися довільним чином,перетинатись,метод дає похибки. Окрім того метод вимагає обов'язкового заповнення усіх полігонів, що сповільнює процес відображення. У методі горизонту,що плаває,грані виводяться в зворотнім порядку - від ближніх до дальніх. На кожному кроці границі граней утворюють дві лінії - верхній і нижній горизонти, що зберігаються у вигляді двох одновимірних масивів. Кожному значенню координати у растра відповідають значення верхньої і нижньої границі. При виведенні наступної грані малюються тільки те, що вище верхнього або нижче нижнього горизонтів. Кожна наступна грань піднімає верхній і опускає нижній горизонти відповідно своїм границям. Метод має ті ж обмеження що і попередній ,але він більш швидкодіючий. Застосовується при зображенні математичних поверхонь. Аналітичний метод полягає у визначенні невидимих відрізків ліній розрахунковим шляхом. Метод заснований на аналітичній геометрії,потребує значних обсягів обчислень,має малу швидкодію та використовується в САПР(системах автоматизованого проектування) для побудови видів на кресленнях за 3D-моделями. Метод Z-буфера полягає у використанні спеціальної ділянки пам'яті,в котрій для кожного пікселя записується значення координати z точки поверхні тривимірного об'єкта, що проектується в область цього пікселя. Метод Z-буфера є основним в сучасні 3D-графіці,оскільки дозволяє првильно зображувати поверхні будь-якої форми що пересікаються. Метод підтримується апаратно сучасними графічними системами, що дозволяє реалізувати велику швидкість відпрацьованих кадрів,та уможливлює інтерактивну графіку 3D-ігор і симуляторів.