Решение задач на тему: Альфа-смешение примере трехмерных моделей двух предметов

Введение

Компьютерная графика - это область деятельности, в которой компьютеры <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9А%D0%ВЕ%D0%ВС%D0%ВF%D1%8С%D1%8Е%D1%82%D0%В5%D1%80> используются в качестве инструмента создания изображений и обработки визуальной информации <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%В8%D0%В7%D1%83%D0%В0%D0%ВВ%D0%В8%D0%В7%D0%В0%D1%86%D0%В8%D1%8F>, полученной из реального мира. По способам задания изображений графику можно разделить на две основные категории: двумерная графика и трехмерная. Двумерная графика в свою очередь делится на векторную, растровую и фрактальную графику.

Векторная графика <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%В5%D0%ВА%D1%82%D0%ВЕ%D1%80%D0%ВD%D0%В0%D1%8F_%D0%В3%D1%80%D0%В0%D1%84%D0%В8%D0%ВА%D0%В0> представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, кривые некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться и имитировать трехмерную графику.

Растровая графика <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%А0%D0%В0%D1%81%D1%82%D1%80%D0%ВЕ%D0%В2%D0%В0%D1%8F_%D0%В3%D1%80%D0%В0%D1%84%D0%В8%D0%ВА%D0%В0> всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение - яркости, цвета, прозрачности - или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов. Без особых потерь растровые изображения можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения тогда исчезнут навсегда, что иначе в векторном представлении, при увеличении наблюдается пиксельная сетка. В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

В центре фрактальной графики лежит понятие фрактала, объекта, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями. Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.

Трёхмерная графика <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%А2%D1%80%D1%91%D1%85%D0%ВС%D0%В5%D1%80%D0%ВD%D0%В0%D1%8F_%D0%В3%D1%80%D0%В0%D1%84%D0%В8%D0%ВА%D0%В0> оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%ВЕ%D0%В5%D0%ВА%D1%86%D0%В8%D1%8F_%28%D0%В3%D0%В5%D0%ВЕ%D0%ВС%D0%В5%D1%82%D1%80%D0%В8%D1%8F%29>. В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%ВЕ%D0%ВВ%D0%В8%D0%В3%D0%ВЕ%D0%BD_%28%D0%ВА%D0%ВЕ%D0%ВС%D0%ВF%D1%8С%D1%8Е%D1%82%D0%В5%D1%80%D0%ВD%D0%В0%D1%8F_%D0%В3%D1%80%D0%В0%D1%84%D0%В8%D0%ВА%D0%В0%29>. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9А%D0%ВЕ%D0%ВЕ%D1%80%D0%В4%D0%В8%D0%ВD%D0%В0%D1%82%D1%8В> каждой вершины представляют собой вектор <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%В5%D0%ВА%D1%82%D0%ВЕ%D1%80_%28%D0%ВС%D0%В0%D1%82%D0%В5%D0%ВС%D0%В0%D1%82%D0%В8%D0%ВА%D0%В0%29> (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу (поворота/сдвига/масштабирования), мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект. В данной работе предстоит создать трехмерную сцену посредством Microsoft Visual Studio, а конкретнее с помощью программирования на языке высокого уровня С#.

альфа смешение алгоритм графика

Оглавление

- Введение

- Постановка задачи

- Описание используемых алгоритмов

- Преобразование координат

- Алгоритм удаления невидимых граней

- Определение лицевых и не лицевых граней с помощью вектора нормали

- Закраска трехмерного объекта с использованием простой модели освещения

- Описание программы

- Введенные типы данных и их предназначение

- Основные переменные и их предназначение

- Описание основных процедур и функций

- Алгоритм взаимодействия процедур и функций

- Тестирование программы

- Описание интерфейса

- Руководство по использованию программы

- Результат Заключение

- Список использованных источников

- Приложения

Заключение

В результате выполнения поставленной задачи, получили сцену, состоящую из двух предметов (прозрачный стакан и непрозрачный куб) на статичном фоне, замощенным загруженным изображением. По заданию необходимо было доказать свойства прозрачных тел и свойства непрозрачных тел, а также проверить это опытным путем в результате их взаимодействия. В итоге получили необходимые результаты: непрозрачный предмет скрывает часть прозрачного предмета, а сквозь прозрачный предмет при любом ракурсе виден непрозрачный предмет.

Для получения данных результатов был применен ряд алгоритмов: алгоритм преобразования координат, алгоритм удаления невидимых граней, алгоритм, определяющий лицевые и не лицевые грани с помощью вектора нормали, проведенного к поверхности, а также алгоритм закраски трехмерного объекта с использованием простой модели освещения, основанной на ранее вычисленных значениях вектора нормали.

Список литературы

1 Кузнецова Е.А., Лукошков М.М., Майоров И.С. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Компьютерная геометрия и графика". [Текст] - Издательство: " Архангельский Государственный Технический Университет", г. Архангельск, 2006 г. - стр.36;

2 Википедия - Свободная Энциклопедия. [Электронный Ресурс] - Режим доступа: http://ru. wikipedia.org/ <http://ru.wikipedia.org/>, свободный;

Иванов В.П., Батраков А.С. Трехмерная компьютерная графика. [Текст] - Издательство: "Радио и связь", ISBN 5-256-01204-5, г. Москва, 1995 г. - стр.224;

Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. [Текст] - Издательство: "Мир", перевод с английского, ISBN 5-03-002143-4, г. Москва, 2001 г. - стр.604.