Визуализация в 3D

Представление объектов

V={V0, V1, V2, V3}={(x0,y0,z0), (x1,y1,z1),…}
E*={#V*1, #V*2, #P*1, #P*2}
E0={0,1,0,-1}
E1={1,3,1,-1}
E2={3,2,1,-1}
E3={1,2,0,1}
E4={2,0,0,-1}
P*={#V*1, #V*2, #V*3

Представление объектов

Иерархическое моделирование

Работа в «контексте»:
openStructure(Id1);
setLocalTranformation(rotateX(...));
addPolygon(...);
setLocalTranformation(rotateX(...));
openStructure(Id2);
setLocalTranformation(rotateX(...));
addPolygon(...);
...

Иерархическое моделирование

функции:
openStructure(Id);
closeStructure();
setPolygonAttribute(...);
addPolygon(...);
setLocalTranformation(matrix_4x4);
matrix_4x4 rotateX(angle);
matrix_4x4 rotateY(angle);
matrix_4x4 rotateZ(angle);
matrix_4x4 scale(sx, sy, sz);
matrix_4x4 translate(dx, dy, dz);
postRoot();

Визуализация линиями

Визуальный реализм
перспектива:

Визуализация линиями

Визуальный реализм
depth cueing (изображение глубины):
удаление невидимых линий

Визуализация закрашенных фигур

Визуальный реализм
удаление невидимых поверхностей
цвет

Визуализация закрашенных фигур

Визуальный реализм
освещение

Визуализация закрашенных фигур

Визуальный реализм
закраска и интерполяция

Визуализация закрашенных фигур

Визуальный реализм
текстурирование

Текстурирование

Визуализация закрашенных фигур

Визуальный реализм
тени

Закраска (shading)
каркасная визуализация (wireframe)
плоская закраска (flat shading)
интерполяция цвета – закраска Гуро

Pixar Shutterbug

3 Orthographic views

Parallel projection

Perspective View (no hidden lines)

Depth cuing (hidden

Pixar Shutterbug

Colored

Visible line determination (with facets)

Visible surface determination (constant shading)

Shaded by

Pixar Shutterbug

Gouraud shaded (diffuse)

Gouraud shaded (specular)

Phong shaded (polygon based)

Phong shaded (curved

Pixar Shutterbug

Multiple lights

Texture mapping

Bump mapping and shadow

Reflection mapping

http://www.siggraph.org/education/materials/HyperGraph/shutbug.htm

Алгоритм плавающего горизонта

глобальные массивы:
Up[W] и Down[W]
Функция точки(x,y):
if (y > Up[x])

Backface culling

отсечение «задних» поверхностей
определение передних и задних многоугольников по обходу (по

Алгоритм Робертса

Все тела выпуклы (или приводим к такому виду)
Удаление самоперекрывающихся ребер

Z-Буфер

для каждого мн-ка
для каждой точки мн-ка
pz = значение z

Алгоритм художника (list priority)

Сортировка многоугольников по оси Z (по глубине) –

Алгоритмы с разбиением на подпространства

Алгоритм построчного сканирования

z

z

z

z

x

x

x

x

Трассировка лучей