Метод - трассирование - лучая
Cтраница 1
 |
Системы координат сцены X Y Z, объекта XYZ. [1] |
Метод трассирования лучей получил достаточно широкое распространение на практике, его вычислительным и алгоритмическим особенностям посвящены многие исследования [62,115,131,145], что связано с относительной простотой и универсальностью метода и возможностью его реализации на многопроцессорных вычислительных устройствах. [2]
Метод трассирования лучей требует определения точки пересечения луча с такой поверхностью. [3]
 |
Крыло самолета - пример плоского примитива. [4] |
В соответствии с методом трассирования лучей необходимо найти пересечение прямой с данным примитивом. [5]
 |
Выпуклый многогранник и образующие его плоскости. [6] |
В соответствии с методом трассирования лучей необходимо найти координаты точек пересечения светового луча, проходящего через точки ( XF Yp ZF) - центр проекции и ( X. [7]
В трехмерной машинной графике реалистичных изображений ведущую роль занимает метод трассирования лучей, в основе которого лежит воспроизведение в математической форме хода лучей в реальных устройствах формирования изображений. Этот метод преимущественно рассматривается и в данной книге. Другим методам уделяется сравнительно небольшое внимание. Метод трассирования лучей иногда в литературе называют силовым. Это справедливо лишь в том, что при использовании этого метода можно не искать какие-либо специфические пути синтеза изображений, приспосабливаться к специфике конкретного сюжета. Задача синтеза будет решена, но, возможно, некоторый объем вычислений будет избыточным. Отметим, однако, что если синтезируется реалистичное изображение, то избыточные затраты бывают весьма небольшими. Они велики лишь тогда, когда синтезируется условно-объемное, стилизованное изображение. Наряду с этим метод обратного трассирования лучей имеет несомненные достоинства: универсальность, простота его физической трактовки и, что весьма важно, - возможность распараллеливания вычислений. Это практически позволяет проводить синтез для каждой точки изображения независимо от других. [8]
При переносе на поверхность предмета текстуры, представляющей непрерывное регулярное и случайное поле яркости, наиболее подходящим является метод обратного трассирования лучей. Центр каждого пиксела изображения проецируется на поверхность предмета и по координатам точки на поверхности определяется соответствующая ей точка в пространстве текстуры. Чтобы устранить эффекты, связанные с пространственной дискретизацией, используют процедуры сглаживания. Достаточно простой процедурой сглаживания является трассирование четырех точек, соответствующих углам пиксела, и использование среднего значения яркости текстуры для этих четырех точек. Использование четырех точек пиксела позволяет оценивать достаточность процедуры сглаживания. Если разность яркостей для указанных четырех точек больше некоторой пороговой величины, можно произвести разбиение пиксела на четыре части и более точно вычислить яркость для пиксела. [9]
При переносе на поверхность предмета текстуры, представляющей непрерывное регулярное или случайное поле яркости, наиболее подходящим является метод обратного трассирования лучей. Центр каждого пиксела изображения проецируется на поверхность предмета, и по координатам точки на поверхности определяется соответствующая ей точка в пространстве текстуры. Чтобы устранить эффекты, связанные с пространственной дискретизацией, используют процедуры сглаживания. Достаточно простой процедурой сглаживания является трассирование четырех точек, соответствующих углам пиксела, и использование среднего значения яркости текстуры для этих четырех точек. Использование четырех точек пиксела позволяет оценивать достаточность процедуры сглаживания. Если разность яркостей Для указанных четырех точек больше некоторой пороговой величины, можно Произвести разбиение пиксела на четыре части и более точно вычислить яркость для Данного пиксела. [10]
На рис. 6.5.4 - 6.5.6 приведены результаты компьютерного моделирования изображений застройки на фоне конкретной местности. Изображения на рис. 6.5.4 и 6.5.5 получены методом трассирования лучей с использованием процедур, приведенных в приложении. [11]
Объект, описываемый только многоугольниками, может быть преобразован в изображение несколькими методами: Робертса, сканирующей строки, прямым, обратным трассированием и др. Самым быстродействующим для таких объектов является метод сканирующей строки. Однако если объект наряду с плоскостями содержит поверхности более высоких порядков и требуется высокое качество изображения, то лучше применять метод трассирования лучей. Этот подход имеет специфические особенности. [12]
Для таких объектов достигается самая высокая вычислительная эффективность по сравнению с другими методами. Теоретически разработаны [69,144] и практически опробованы методы сканирующей строки для криволинейных поверхностей, однако их вычислительная эффективность сравнима с эффективностью метода трассирования лучей. Описываемый подход целесообразно применять для сцен без преломляющих и зеркально отражающих поверхностей. Изображение теней, как собственных, так и падающих, досп) жимо. Алгоритмы построчного сканирования делятся на интервальные и поточечные ( использующие z - буфер) для плоских элементов объекта и поточечные для криволинейных объектов. Рассмотрим первый из них, как наиболее характерный и эффективный. Сущность интервального метода заключается в проективном отображении линий-краев из трехмерного пространства в линии на двухмерном изображении, построчном определении видимости и вычислении яркости в интервалах, на которые строка изображения разбивается линиями-краями. Изображение прямой линии также является прямой линией [51], поэтому изменение факта видимости того или иного многоугольника может происходить только при переходе сканирующей строки через прямолинейную границу полей на изображении. Если многоугольники могут протыкать друг друга, то изменение видимости и освещенности может происходить не только при пересечении строки с изображениями ребер многоугольников, но и с изображениями-линиями попарного пересечения многоугольников. Уточним, что сканирующей строкой называют текущую строку рецепторов, вдоль которой происходит анализ многоугольников на видимость и соответственно определяется освещенность видимого многоугольника. Освещенность изображения плоских участков объекта есть величина постоянная, поэтому, определив освещенность в одной точке, ее можно распространить на все рецепторы, видящие данный плоский участок. [13]
Затем по координатам XY Z точки А, уравнению поверхности F ( XY Z) 0 и известным условиям освещения могут быть определены атрибуты точки А ( яркость, цвет) и рассчитаны соответствующие атрибуты точки А изображения. Описанная процедура синтеза изображений основана на отслеживании луча, исходящего из пространства изображений в пространство предметов, то есть в направлении, противоположному ходу лучей в реальной системе. Этот подход в компьютерной графике называется методом обратного трассирования лучей. [14]
В трехмерной машинной графике реалистичных изображений ведущую роль занимает метод трассирования лучей, в основе которого лежит воспроизведение в математической форме хода лучей в реальных устройствах формирования изображений. Этот метод преимущественно рассматривается и в данной книге. Другим методам уделяется сравнительно небольшое внимание. Метод трассирования лучей иногда в литературе называют силовым. Это справедливо лишь в том, что при использовании этого метода можно не искать какие-либо специфические пути синтеза изображений, приспосабливаться к специфике конкретного сюжета. Задача синтеза будет решена, но, возможно, некоторый объем вычислений будет избыточным. Отметим, однако, что если синтезируется реалистичное изображение, то избыточные затраты бывают весьма небольшими. Они велики лишь тогда, когда синтезируется условно-объемное, стилизованное изображение. Наряду с этим метод обратного трассирования лучей имеет несомненные достоинства: универсальность, простота его физической трактовки и, что весьма важно, - возможность распараллеливания вычислений. Это практически позволяет проводить синтез для каждой точки изображения независимо от других. [15]
Страницы: 1 2