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.__
