115. Принципы компьютерного моделирования ландшафтной поверхности.

3д ландшафтный дизайн отличается от привычного проектирования тем, что при работе над его созданием специалисты проводят максимально подробную фото- и видеосъемку участка. Благодаря фиксации территории с разных сторон и съемке мельчайших нюансов дизайнеры получают возможность объединять разрозненные элементы в единую картину и разрабатывать ландшафтный дизайн, визуализация которого и является важнейшей составляющей конечного результата.

Главная техническая особенность моделирования ландшафтов в 3D графике состоит в принципиальной разнице между моделированием отдельного объекта и моделированием целого окружения или среды, в которой существуют эти объекты. Разница выражается в том, что объект имеет смысл помещать в окно редактора целиком, а среду - нет. Среда или окружение имеют смысл только как протяженный фон, попадающий в каждый отдельный кадр лишь небольшой своей частью.

В связи с тем, что количество деревьев в проекте достигает несколько сотен, задача сводится к разработке моделей древесных объектов при минимальном размере файла.

Широко известен метод моделирования растительных форм нанесением на прозрачную плоскость или часть цилиндрической поверхности текстуры с изображение дерева. Наносятся две текстуры с позитивным и негативным изображением, чем достигается наиболее достоверное изображение с образованием реалистических теней. Метод нагляден, достаточно прост, однако требует установки модели под определенным углом к линии зрения.

Другой метод заключается в создании модели кроны лиственного дерева на основе вращения плоского контура. Количество сегментов увеличивается до 32-48. Затем к образованной поверхности применяется модификатор зашумления. Степень зашумления не должна вызывать появления острых выступов. После этого объекту присваивается текстура с изображение части реальной кроны моделируемого дерева. Ствол может быть смоделирован методом выдавливания контура по произвольной кривой с дальнейшим наложением соответствующей текстуры. Метод применяется при большом количестве деревьев и большой площади озеленения и дает вполне удовлетворительные результаты.

Аналогичным образом моделируются кустарники.

При создании моделей необходимо учитывать естественную типовую форму кроны моделируемого дерева или искусственную, выполненную подрезкой.

116. Видеотренажеры и имитаторы сложных сцен

Имитационные тренажеры находят в последнее время все более широкое применение в авиации и космонавтике - областях, где проведение физического полетного обучения летчика дорого, а иногда и невозможно. Примером таких систем является обучение космонавта операциям по выводу на орбиту спутника из грузового отсека возвращаемого транспортного корабля. Это ответственная операция, выполняемая механическим манипулятором; поэтому человек еще на земле должен получить навыки управления манипулятором.

Физический имитатор в наземных условиях неэффективен, так как мешающее воздействие силы тяжести сводит на нет смысл эксперимента. Поэтому задачу решают следующим образом. В память ЭВМ вводят математическое описание интерьера грузового отсека, спутника, манипулятора. Управление манипулятором осуществляется путем визуального контроля по экрану имитационной обстановки. Каждое воздействие на рычаги управления сообщается машине как изменение пространственного расположения объектов сцены.

Важнейшим условием эффективности подобных тренажеров является мгновенность реакции синтеза изображения на изменение параметров наблюдения. Поэтому применяют матричные процессоры с быстродействием в несколько миллиардов операций в секунду, ликвидируют ряд визуальных эффектов: тени, зеркальность и др., и используют рекурсивные процедуры синтеза изображения.

Основная идея последних связана с тем, что при небольшом изменении условий наблюдения наиболее вероятно, что любой из "рецепторов" видит ту же поверхность (но другую точку на этой поверхности), что и до изменения. Это позволяет не "вслепую" перебирать поверхности в процессе определения видимой точки, а сразу начинать с наиболее вероятной. Истинность предположения определяется следующим критерием: если в начальных условиях рецептор "видит" точку (x1,y1,z1) поверхности и после изменения условий световой луч из рецептора пересекается с той же поверхностью в точке (x2,y2,z2) и , ( [(x1 - x2) ^ 2 + (y1 - y2) ^2 +(z1 - z2) ^ 2 ] ^ 0.5) <= d где d - порог, точка (x2,y2,z2) - есть видимая после изменения условий.