Расстановка источников света. Изображение модели объекта, которому

Изображение модели объекта, которому

присвоен подходящий материал, не будет прав-

Принципы трехмерной графики в программах трехмерного моделирования…

доподобным без хорошего освещения. Системы

виртуальной реальности и программы трехмер-

ного моделирования содержат несколько типов

источников света, в том числе окружающая

подсветка, всенаправленный или точечный, на-

правленный или удаленный, а также прожектор.

Окружающая подсветка – это равномерное

освещение поверхностей всех объектов све-

том, который отражается от окружающей об-

становки. Всенаправленный источник света

испускает лучи равномерно во всех направле-

ниях. Этот источник идеально подходит для

моделирования любых ненаправленных осве-

тителей, например, лампочки или солнца в

условиях открытого космоса. Направленный

источник испускает параллельные лучи света.

Именно поэтому он используется для модели-

рования источника света, удаленного на очень

большое расстояние от освещаемого объекта.

Нацеленный прожектор испускает лучи в

пределах конуса, в вершине которого разме-

щается источник. Этот тип освещения подо-

бен свету прожектора, карманного фонарика

или автомобильных фар. Нацеленные про-

жекторы обычно используются для создания

изображений с тенями и особенно эффектив-

ны для освещения интерьеров. Как правило, в

составе сцены допускается использование не-

скольких источников света.

Можно настраивать параметры источ-

ников света, такие как цвет и яркость. В про-

граммах трехмерного моделирования источ-

ники света способны создавать тени, когда их

лучи падают на объекты. Тени на основе кар-

ты теней имеют мягкие размытые края и в

ряде случаев могут оказаться не очень точны-

ми. Поэтому они используются, как правило,

для быстрой визуализации и предварительно-

го просмотра изображения. Построение теней

методом трассировки лучей позволяет полу-

чить четкие, резко очерченные тени, точно

воспроизводящие контур объекта. Этот метод

требует больших вычислительных затрат, что

существенно снижает скорость визуализации.

Следует учитывать, что при просмотре

виртуального мира в браузере не отобража-

ются тени, падающие от освещенных объек-

тов. Это в свою очередь может привести к

нереалистическим эффектам. Однако тень

можно создать искусственно путем наложе-

ния полупрозрачных геометрических объек-

тов. Кроме этого, в браузере не видны такие

оптические эффекты, как объёмное освеще-

ние и сияние.

Установка камер

Важнейшие параметры камеры: точка

камеры, точка нацеливания, фокусное рас-

стояние объектива.

Точка камеры аналогична местополо-

жению фотографа в процессе реальной фото-

съёмки, а точка нацеливания – той части про-

странства, куда нацелен объектив фотоаппа-

рата. Фокусное расстояние теоретически мо-

жет быть любым, но на практике использует-

ся отрезок от 15 до 200 мм. Вид сцены рас-

считывается по специальным алгоритмам с

учетом выбранного фокусного расстояния.

Чтобы показать объект крупным планом,

можно воспользоваться длиннофокусным

объективом (85–200 мм). Если требуется по-

казать большое пространство, в котором рас-

положено несколько предметов, то предпоч-

тительно применение короткофокусного объ-

ектива (15–24 мм). Вместо значения фокусно-

го расстояния нередко задаётся поле зрения

объектива (field of view – FOV) – угол при

вершине конуса или пирамиды видимости,

однозначно определяющий все, что будет на-

блюдаться через объектив с заданным фокус-

ным расстоянием.

Браузеры виртуальных миров автома-

тически создают камеру, которая располага-

ется таким образом, чтобы мир целиком мог

быть отображен на экране. Необязательно

начинать исследование мира, используя зара-

нее заданную точку обзора. В системах вир-

туальной реальности в сцене следует уста-

навливать несколько камер. Несмотря на то,

что мир может иметь множество точек на-

блюдения, только одна из них активна в каж-

дый момент времени. Переключение с одной

камеры на другую освобождает пользователя

от необходимости выполнять вручную слож-

ные перемещения по трехмерному миру, ко-

торые требуют определенных навыков. Брау-

зеры обеспечивают возможность такого пере-

ключения.

Анимация

В программах трехмерного моделиро-

вания используется покадровая анимация, ос-

нованная на ключевых (опорных или наибо-

лее важных) кадрах. Идея метода ключевых

кадров заключается в следующем. Сначала

задаются новые значения параметров объекта

в ключевых кадрах. В зависимости от вида

объекта такими параметрами являются высо-

та, ширина, угол поворота, местоположение,

коэффициент масштабирования и т.д. Затем

специальное программное обеспечение авто-

матически строит изображения объектов в

промежуточных кадрах, и, наконец, в резуль-

тате показа последовательности кадров на эк-

ране появляются движущиеся объекты. В

дальнейшем анимационный ролик можно ре-

дактировать, изменяя параметры объектов в

ключевых кадрах. Кроме этого, можно уда-

лять и добавлять новые ключевые кадры.

Системы виртуальной реальности ис-

пользуют другой принцип анимации, а имен-

но анимацию реального времени. Дело в том,

что виртуальные миры предназначены для

того, чтобы обеспечить пользователя трех-

мерной интерактивной средой для исследова-

ний и путешествий, а не реалистическими

изображениями высокого качества. Поэтому

заранее неизвестно, в какой точке простран-

ства будет находиться путешественник в каж-

дый конкретный момент времени.__