104. Способы применения различных примитивов для формирования цифровых изображений.

Любой объект компьютерной графики состоит из более простых объектов - примитивов. Примитив (primitive) - это базовое понятие, им может быть какая-либо правильная геометрическая фигура, поверхность, кривая, точка и т. д. Процесс моделирования представляет собой объединение или вычитание примитивов (Булевские операции). В зависимости от типа используемых примитивов, моделирование делится на полигональное, сплайновое, сфероидное (metabolls, metaclay) и моделирование частиц (particles).

Самый простой метод моделирования - полигональный, представляет в распоряжение художника набор плоских поверхностей - полигонов (polygons). Полигон образуется при сечении плоскости набором из трех или более непараллельных прямых, лежащих в этой плоскости. Это самый простой и старый метод, поэтому используя его, практически невозможно создать реалистичное изображение, и потому сейчас этот метод стал вспомогательным.

Более совершенным является метод моделирования с помощью сплайнов. Сплайновая кривая - это кривая, определяемая несколькими опорными точками, при изменении положения которых изменяется кривизна линии. Минимальное число точек - три. Примитивная поверхность в этом случае образуется как огибающая нескольких сплайновых кривых. Сплайновые модели, как и сплайны делятся на Linear, B-spline, Cardinal, Bezier и NURBS. Они отличаются математическим методом создания сплайновой кривой. NURBS (Неоднородный рациональный Би-сплайн - этот метод позволяет более точно и просто создавать сложные объекты. При его использовании машина сама определяет, какой тип сплайна применить в данной ситуации.

Сфероидное моделирование основано на использовании элементов, взаимно влияющих на форму друг друга. Этот метод называют еще моделированием основанным на плотности, так как именно плотность размещения элементов или расстояние между ними в конце концов определяют форму результирующего объекта. Каждый объект имеет свою зону влияния, при пересечении которых образуется нарост на объекте. Объект как бы вытягивается в сторону другого объекта, а при соприкосновении наростов образуется гладкий перешеек между ними. Этот метод идеально подходит для моделирования тел людей и животных, избавляя от необходимости создавать плавные переходы между отдельными частями тела.

Моделирование частиц (particles). При использовании этого метода создается набор частиц, не имеющих физических размеров (точек). Частицы перемещаются в пространстве под действием электростатических, магнитных сил, силы тяжести, ветра и т. д. Этот метод относится скорее к области анимации, он дает именно то движение и взаимодействие с окружающей средой, какое необходимо для создания, например, таких явлений природы, как дождь, снег, огонь, вода. Каждая частица движется из источника, в зависимости от действующих на нее сил, имеет ограниченное время жизни, цветовые параметры и начальные параметры движения.

105. Пространственные комбинации примитивов

Примитивы могут пространственно комбинироваться друг с другом, образуя более сложные формы, которые будем называть строительными блоками или просто блоками. Блоки обеспечивают создание функциональной детали или целого узла. Над примитивами допустимы следующие пространственные операции взаимодействия друг с другом: "+" – объединение; "&" – пересечение; "-" – вычитание.

Объединением или суммой примитивов П1 и П2 называется тело, каждая точка которого принадлежит хотя бы одному из объединяющихся примитивов.

Пересечением или общей частью примитивов П1 и П2 называется тело, каждая точка которого одновременно принадлежит обоим примитивам. Вычитанием примитива П1 из П2 называется тело, каждая точка которого принадлежит П1, но не принадлежит П2.

Любой пространственный объект, образованный комбинацией примитивов может быть

описан древовидной структурой, корнем которого является сам объект, вершинами

- примитивы, а в узлах ветвей помещаются операции пространственных комбинаций.