4. Методи побудови реалістичних трьохвимірних

4.4. Основні види перспективних зображень

Для відображення тривимірного об'єкта на двохвимірний екран або інший зовнішній пристрій використовується математичне перетворення, яке називається проекціюванням. Точки, що визначають відрізки прямих, криві й інші елементи відображаються на двохмірну площину.

Уявна проекційна площина, яку називають картинною площиною, розміщують між об'єктом і спостерігачем, перпендикулярно напрямку погляду. Проводяться проекційні лінії від точок об'єкта до спостерігача. Точки, де ці лінії перетинають картинну площину, є відповідними точками проекції. Для комп'ютера відносно легко обчислити ці перетинання. Отримавши точки на картинній площині, легко перенести результуюче зображення на екран. Більш того, змінюючи місце розташування спостерігача і знову виконавши проекціювання, можна одержати види об'єкта з різних сторін.

Проекції розділяють на два різних класи: паралельні і перспективні. При паралельному проекціюванні проекційні лінії йдуть паралельно погляду спостерігача. При перспективному проекціюванні ці лінії умовно перетинаються в оці спостерігача. Останній підхід створює ефект скорочення, коли розмір проекції зменшується по мірі збільшення відстані вихідного об'єкта до проекційної площини. Перспективні проекції виглядають більш реалістично, чим паралельні, тому що об'єкти, розположені далі, в житті теж здаються менші. Іноді перевага надається паралельному проетуванню, так як зберігається паралельність ліній, якшо вони паралельні в сцені.

Машинні перспективні зображення поділяються на види по ознакам, які характеризують ступінь наближення їхнього сприймання до сприймання реальних об'єктів, наприклад таким, як наявність невидимих ліній, зображення напівтонів, тіней. В сукупності з використаними технічними засобами вони визначають якість відтворюваних зображень.

Основні види перспективних зображень. До них відносяться каркасні ( дротові) , контурні та напівтіньові зображення. На різних стадіях процесу проектування необхідні різноманітні види перспективи. Наприклад, для оцінки остаточного проектного рішення використовують найбільш якісне перспективне зображення, а для корегування конструкції в процесі її формування доцільно бачити всі лінії її каркасу, тобто використовувати дротове перспективне зображення. Сучасні растрові кольорові дисплеї в комплексі з відповідними обчислювальними засобами і програмним забезпеченням дозволяють відтворювати напівтіньові кольорові зображення з власними та палаючими тінями .

Каркасні машинні перспективні зображення складаються з сукупності ліній графічної моделі відтворюваного об'єкту, включаючи і невидимі з даної точки зору. Об’ємність зображеного простору заснована на перспективному ефекті, що створює ілюзію глибини зображення . Недоліком дротових зображень є прозорість об'єктів, так як відтворюються всі лінії всіх зображених об'єктів.

Реалізація цього виду перспективних зображень вимагає найменших витрат машинних ресурсів. Відтворюються дротові зображення на графопобудовачах і, в основному, на векторних графічних дисплеях. Найбільше розповсюдження вони отримали в інтерактивних графічних системах на базі векторних дисплеїв.

Контурні зображення з усуненими невидимими лініями складаються з видимих з даної точки зору ліній графічних моделей відтворюваних об'єктів. На них не зображені лінії або відрізки ліній об'єктів, закриті їхніми поверхнями або поверхнями інших об'єктів. Такі машинні зображення вимагають значного обсягу обчислень, що зростає приблизно в квадратичній залежності по мірі збільшення складності і кількості відтворюваних об'єктів. Контурні перспективні зображення в основному одержують на векторних дисплеях для оцінки проміжних результатів проектування або на графопобудовачах для фіксування варіантів проектних рішень.

Напівтіньові перспективні зображення характеризуються відтворенням тільки видимих поверхонь з градацією їхньої яскравості . Яскравість конкретної поверхні залежить від її розташування відносно джерела світла і спостерігача (точки зору), від тону (кольору) самої поверхні, її відбиваючої властивості і ряду інших чинників. Напівтіньові перспективні зображення характеризуються високою реалістичністю і відображаються пристроями в яких є можливість управляти інтенсивністю відображення відтворюваного масиву точок. Наприклад, вони відтворюються растровими дисплеями з градацією яскравості на кожній відтворюваній точці або групі точок Зображення тіней поліпшує наочність напівтіньових зображень і дозволяє більш якісно відтворювати пластику споруд, їхню форму, взаємне розташування.

Напівтіньові зображення одержуються по різноманітним геометричним схемам, що характеризуються передусім розташуванням джерела світла. Самий простий варіант - коли джерело світла співпадає з точкою зору. При цьому яскравість частин поверхонь не залежить від їхньої відстані до точки зору, не враховуються фактура і тон поверхні. Більш складна схема припускає наявність джерела світла, яке не співпадають з точкою зору, і враховує відстань від нього до об'єктів. Ті ж фактори впливають і на якість кольорових перспективних зображень.

Контрольні   запитання.

1.   В чому різниця між паралельним та перспективним проекціюванням ?

2.  Дайте характеристику обчислювальних затрат для різних видів перспективних зображень.

3.  Як досягається ілюзія об'ємності при формуванні напівтонових зображень ?

4.  Назвіть області застосування різних видів перспективних зображень.

     Зміст