Получение реалистичных изображений

Основные виды геометрических моделей

Геометрические модели дают внешнее представление об объекте-оригинале и характеризуются одинаковыми с ним пропорциями геометрических размеров. Эти модели подразделяются на двумерные и трехмерные. Эскизы, схемы, чертежи, графики, живописные работы представляют собой примеры двумерных геометрических моделей, а макеты зданий, автомобилей, самолетов и т.д. – это трехмерные геометрические модели.

Трёхмерная графика оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы (см. также: аффинное преобразование в линейной алгебре). В компьютерной графике используется три вида матриц:

матрица поворота

матрица сдвига

матрица масштабирования

Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/промасштабированный относительно исходного

Способ представления изображения Растровое изображение строится из множества пикселей. Векторное изображение описывается в виде последовательности команд. Представление объектов реального мира Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов. Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества. Качество редактирования изображения При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения. Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества.

Компьютерная анимация Компьютерная анимация - это получение движущихся изображений на экране дисплее. Художник создает на экране рисунке начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения. Мультимедиа - это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений

Итак, в конечном счете любое изображение на экране представляет собой совокупность пикселей Информация о текущем состоянии экрана хранится в памяти видео-карты. Если подобным же образом организован и графический файл с данными, то мы имеем дело с растровой графикой. Например, такие файлы получаются при использовании программ Paint, Adobe Photoshop и других. В таких программах существенную часть работы по построению изображения надо делать вручную. В связи с этим растровые пакеты можно отнести к средствам компьютерной живописи. Другой подход заключается в том, чтобы при построении изображения в максимальной степени использовать математическое описание. Например, для описания отрезка прямой достаточно указать координаты его концов, а окружность можно описать, задав координаты центра и радиус. Этот подход реализован в программах векторной графики. Примерами таких программ могут служить Corel Draw, Macromedia FreeHand. Такая технология позволяет давать компьютеру указания (команды), руководствуясь которыми он строит изображения с помощью заложенных в программу алгоритмов. Этот метод больше походит на черчение, причем часто трехмерное

С помощью векторной графики объекты строятся из так называемых "примитивов" - линий, окружностей, кривых, кубов, сфер и т.д. Примитив не нужно рисовать - выбрав пиктограмму с изображением или названием, например, сферы, вы просто задаете ее параметры (координаты центра, радиус, количество граней на поверхности и т.п.), а компьютер чертит ее

Сложные объекты строятся из примитивов, на основе многоугольников (полигонов) или кривых (сплайнов), причем сплайновые модели имеют более гладкую форму, чем полигональные. Затем выбираются материалы (текстуры) и запускается процесс визуализации: Рендеринг (Rendering), то есть процедура построения реалистичного изображения по созданной каркасной модели и указанным материалам. Полученное в результате рендеринга изображение можно сохранить в файле определенного формата и таким образом сделать его пригодным к демонстрации вне программы, с помощью которой создано это изображение