Фактура. Создание шероховатостей на поверхности.
В машинной графике фактурой называется детализация строения поверхности. Обычно рассматриваются два вида детализации. Первый состоит в том, чтобы на гладкую поверхность нанести заранее заданный узор. После этого поверхность все равно остается гладкой. Наложение узора на гладкую поверхность выполняется с помощью функции отображения. Второй тип детализации заключается в создании неровностей на поверхности. Такие шероховатые поверхности реализуются путем внесения возмущений в параметры, задающие поверхность.
Для того чтобы поверхность казалась шероховатой, можно оцифровать фотографию нерегулярной фактуры и отобразить ее на поверхность. Однако при этом будет казаться, что неровности нарисованы на гладкой поверхности. Дело в том, что в векторе нормали к настоящей шероховатой поверхности и, следовательно, в направлении отражения есть небольшая случайная составляющая. На этой основе Блинн разработал метод возмущения нормали для построения неровных поверхностей.
Один из последних методов построения нерегулярностей основан на фрактальных поверхностях. Фрактальная поверхность состоит из случайно заданных полигональных или биполиномиальных поверхностей. В машинной графике этот метод первым применили Карпентер, а также Фурнье и Фассел. С помощью фрактальных поверхностей изображались природные объекты - камни, деревья, облака, а также ландшафты. Этот метод основан на работе Мандельброта.
Глобальная модель освещения с трассировкой лучей.
Модель освещения предназначена для того, чтобы рассчитать интенсивность отраженного к наблюдателю света в каждой точке (пикселе) изображения. Она может быть локальной или глобальной. В первом случае во внимание принимается только свет, падающий от источника (источников), и ориентация поверхности. Во втором учитывается также свет, отраженный от других объектов сцены или пропущенный сквозь них. Глобальная модель воспроизводит чрезвычайно важные эффекты; некоторые из них показаны на рис. 12.13
Отсюда следует, что обычная операция отбрасывания задних граней, применяемая при удалении невидимых поверхностей, здесь не годится, как и предварительная сортировка по глубине. Поэтому из всех алгоритмов удаления невидимых граней, остается только метод трассировки лучей. Таким образом, глобальная модель освещения является частью алгоритмов выделения видимых поверхностей путем трассировки лучей.
Специфика применения OpenGl для построения реалистических изображений.
OpenGL — это мощный программный интерфейс, применяемый для получения высококачественных, программно генерируемых изображений и интерактивных приложений, использующих двух- и трехмерные объекты, а также растровые изображения.
Основным принципом работы OpenGL является получение наборов векторных графических примитивов в виде точек, линий и многоугольников с последующей математической обработкой полученных данных и построением растровой картинки на экране и/или в памяти. Векторные трансформации и растеризация выполняются графическим конвейером (graphics pipeline), который по сути представляет из себя дискретный автомат. Абсолютное большинство команд OpenGL попадают в одну из двух групп: либо они добавляют графические примитивы на вход в конвейер, либо конфигурируют конвейер на различное исполнение трансформаций.