3. Методы построения поверхностей
В
реальных
системах
моделирования
объектов и
сцен носит
иерархический
характер.
Верхние
уровни
имеют более
концептуальный
характер, а
нижние
связанны с
непосредственным
математическим
представлением
примитивов,
которые
составляют
объекты и
сцены. Можно
условно
выделить
внешнее и
внутреннее представления
объектов в
системе
генерации
реалистичных
изображений.
Внешнее представление
может быть
довольно высокоуровневым
и
определяется,
как правило,
прикладной
направленностью
системы. Оно
используется
прикладными
программистами
для разработки
сценариев и
пополнения
баз данных.
Внутреннее
представление
объектов
реализуется,
как правило,
через
низкоуровневые
примитивы,
используемые
на всех этапах
конвейера
генерации
реалистичных
изображений.
К таким
примитивам
относят
плоский
полигон (обычно
4-сторонний),
треугольник,
символ,
вектор.
В
большинстве
систем
используется
представление
объектов на
уровне
полигонов,
что
соответствующим
образом
определяет
подходы к
технологии
визуализации.
К сожалению,
определение
сложных
объектов, в
особенности
природного
происхождения,
через
низкоуровневые
примитивы
довольно
громоздко и
не всегда
дает
высокую
степень
реализма.
В
качестве
примитивов
более
высокого
уровня
могут быть
использованы
параметрические
сплайны,
которые
разрешают
представлять
объекты в виде
совокупности
фрагментов
криволинейных
поверхностей.
Однако
непосредственная
визуализация
сплайнов
сталкивается
с проблемой разработки
специальных
алгоритмов
и
аппаратных средств.
Поэтому
обычно
используется
декомпозиция
сплайна
на полигоны (треугольники)
до или в
процессе
визуализации.
В САПР машиностроения может быть использован другой подход, где сложные объекты формируются объединением, пересечением, наложением простых объемных примитивов, таких как сферы, кубы, цилиндры и другие (конструктивная геометрия сплошных тел). Визуализация таких объектов с помощью аппаратуры может производится непосредственно, без декомпозиции на полигоны. При этом достигается высокая динамичность изображений, необходимая для поддержки интерактивного процесса проектирования.
В синтезе реалистичных изображений сложную проблему представляет моделирование природных объектов, таких как тучи, местность, флора, огонь и результаты биологических процессов. Высокая степень сложности объектов, наличие мелких деталей порождает проблемы их описания и сохранения в базе данных. Выход из этой ситуации определен использованием процедурных стохастических моделей. В базе данных определяется общая форма с помощью точного определения нескольких ключевых параметров. Далее для воспроизведения необходимых деталей используется стохастический процесс. Точность воспроизведения не является очень важной, главное – получение визуально приемлемых результатов. Для каждого класса объектов существуют свои подходы создания процедурных стохастических моделей.
