По аналогии с двумерными растровыми изображениями, состоящими из пикселей, можно создавать трёхмерные модели, состоящие из вокселей— маленьких кубиков, имеющих определённое положение, цвет и прозрачность.
Достоинства метода:
● Хорошо подходит для моделирования непрерывных сред
● Хорошо подходит для трассировки лучей
● Позволяет строить сложные модели по данным аналоговых датчиков
● Позволяет строить разрезы (используется в медицине, например, в МРТ)
Недостатки метода:
● Большой расход памяти (N3)
○ ⇒ низкое разрешение
○ ⇒ низкая скорость обработки
● Сложность отрисовки
Для экономии памяти применяют метод октантного деления (по сути сжатие с потерями): исходный куб делится на восемь кубов, и анализируется степень монотонности вокселей внутри каждого из них. Если воксели достаточно монотонны, весь куб заменяется одним большим вокселем среднего цвета, если нет — процедура деления рекурсивно повторяется. Полученный результат хранится в виде дерева.
Достоинства:
● Экономия памяти
● Динамическое изменение разрешения в разных участках модели
Недостатки:
● Сложность обработки
Рендеринг— это построение двумерного изображения трехмерной сцены согласно заданному положению камеры, освещению, моделей объектов и пр.
Источники освещения:
1 Точечные: свет выходит из одной точки (характеризуется координатами). Свет падает под разными углами даже в близкие точки объекта.
2 Бесконечно удаленные источники (характеризуется направлением). Все лучи параллельны друг другу, угол падения одинаковый у любых точек (например, Солнце).
3 Фоновое освещение: не знаем, откуда берутся лучи; их невозможно проследить, в каждой точке луч падает под всеми углами. Результат всех возможных отражений света.
4 Излучение: часть поверхности некоторого объекта, которая сама по себе светится, но никакие другие предметы не освещает.
Луч может отражаться, преломляться, поглощаться, а также комбинировать эти действия. Мы видим то, что попало в камеру. Уравнение рендеринга: для каждой точки объекта
интенсивность исходящего луча = интенсивность отраженного + преломленного - поглощенного луча = сумма всех входящих лучей – сумма всех поглощенных.
Чем больше препятствий на пути от источника до предмета и от предмета до камеры мы учитываем, тем качественнее изображение. Методы рендеринга различаются тем, что учитывается.
Метод
Что учитываем
1) Проволочная модель
Модель объекта и положение камеры
2) Удаление невидимых линий (ребер)
а) с закраской
б) без закраски
Учитываем путь луча от объекта до камеры, наличие преград. Если с закраской, то закрашиваем без теней и оттенков.
3) Учет освещения
Все грани рисуем закрашенными, цвет определяем исходя из параметров источника.
4) Учет гладких поверхностей и текстур
Является ли грань частью гладкой поверхности, накладывается ли на эту грань изображение (текстура)
5) Моделирование теней
Учитываются препятствия на пути луча от источника освещения до точек объекта.