Знайте, Intuit, лекция, отстраняване на скрити повърхности и линии

рейтрейсинг

Основната идея на този алгоритъм е предложен през 1968 г. A.Appelem и първото изпълнение е извършена през 1971 г.

Наблюдателят вижда всеки обект, излъчвана от някакъв източник на светлина, която пада върху обекта. отразена или пречупена от законите на оптиката, а след това по някакъв начин стигне до окото на наблюдателя. От огромното множество от светлинните лъчи, които издават източник, само малка част достига наблюдателя. Следователно пътят на писта на лъчите по такъв начин е неефективен по отношение на изчисление. Appel препоръчва писта (следи) в гредите обратна посока, т.е. от наблюдателя до обекта. В първото изпълнение на метода за проследяване спря веднъж вижда лъч пресича непрозрачен обект; т.е. лъч се използва само за обработка на скрити или видими повърхности. Впоследствие, проследяване на лъчите алгоритъм се реализира с помощта на по-пълни модели на осветление, като се вземат предвид последиците от отражението на обект върху повърхността на друг, пречупване, прозрачност и засенчване.

Фиг. 6.7. Трейс паралелни лъчи

Фиг. 6.8. Проследяване с точката за център

В този алгоритъм, се приема, че на сцената се превърна в място на изображението. Ако използвате една ортогонална проекция. гледната точка на зрителя или на е в безкрайността на положителен половина. В този случай, всички лъчи, идващи от зрителя, успоредна на оста (фиг. 6.7). Всеки лъч преминава през сцената на пиксел растера. Траекторията на всеки лъч се проследява за да определи кои обекти в сцената, ако има такива, се припокриват с лъча. Трябва да се провери на кръстовището на всеки обект в сцената с всеки лъч. Ако лъч пресича обекта. тя определя всички възможни точки на пресичане на лъча и обекта. Можете да получите голям брой кръстовища, ако вземем предвид броя на обектите. Тези кръстовища са подредени в дълбочина. Пресечната точка е с максимална видима повърхност за даден пиксел. Характеристики на този обект се използват за определяне на характеристиките на пиксел.

Ако гледката не е в безкрайността (перспектива проекция), проследяване на лъчите алгоритъм е само малко по-сложно. Тук се предполага, че наблюдателя на -prezhnemu е на положителна половина. равнината на снимката. т.е. растер, перпендикулярна на оста, както е показано на фиг. 6.8.

Най-важната и отнема много време елемент на този алгоритъм е процедура за определяне на пресечните точки, тъй като тази задача отнема голяма част от времето в целия алгоритъм. Ето защо, на ефективността на методите за търсене е особено важно. Сцена предмети могат да се състоят от набор от равнинни полигони, polyhedra или органи, обградени затворени параметрични повърхности. За да се ускори търсенето е важно да има ефективни критерии за изключване от процеса умишлено ненужни предмети.

Един от начините за намаляване на броя на обектите се пресича чрез потапяне обекти по изпъкнал корпус - сферична форма или паралелепипед. Търсене пресичане с черупка е много проста и ако лъчът пресича черупката, не е нужно да се търси пресечната точка на обект лъч.

Особено прост тест се извършва при пресичането с сферична черупка (в "геометрична трансформация" се считат за проблема на пресечната точка на лъча с сфера и равнина). Няколко твърде тежко задача на пресичане на правоъгълен паралелепипед, тъй като е необходимо да се провери пресечната точка на лъча с най-малко три безкрайни равнини, ограничаващи правоъгълен корпус. От точката на пресичане може да бъде от лицата на кутията, за всеки от тях трябва, освен това, да се направи проверка на поглъщането. Следователно, за трите тестови измервания с правоъгълно обвивка е по-бавно от теста със сферична черупка.

След извършване на тези първоначални тестове кръстовища започва с обектите на процеса търсене в списъка на потенциално видими. В този случай, задачата за изображения не се ограничава до намирането на най-много точки на пресичане: ако се вземе предвид въздействието на размисъл и пречупване, е необходимо да се следи за бъдещото развитие на лъча, което обикновено се изисква за възстановяване на нормалната към повърхността, както и определяне на посоката на отразената или пречупен лъч. Във връзка с всички тези задачи, е важно да се избере достатъчно удобен сближаване на повърхности, които изграждат сцената. Определяне на пикселите атрибути, показвани до края на екрана, в зависимост от избора на осветление модели, като ще бъдат обсъдени по-подробно в следващите глави.

Ray проследяване алгоритъм за прости отразяващи повърхности могат да бъдат представени, както следва.

Която се съдържа списък на обекти:

пълно описание на предмета: вида на повърхностните характеристики, вида на обвивка и др.
черупка Описание: център и радиус на сферата или шест стойности за полето.

Всеки проследи лъч:

Извършване за всеки обект триизмерен тест за пресичане с плика. Ако лъч пресича черупка, а след това да се поставят на обекта в списъка с активни обект.

Ако списъкът на активните обекти е празна, представлява пиксел стойност на цвета на фона, и да продължат да работят. В противен случай, за всеки обект в списъка на активните обекти:

Намерете пресечната точка на всички активни обекти.
Ако списъкът е празен, пресичане, а след това направи пиксел с стойност на цвета на фона.
В противен случай, в потискането на списъка, за да намерите най-близкия до наблюдателя (с максимална стойност) и се определят атрибутите на точката.
Покажете активни пиксела, използвайки резултатите пресечени атрибути на обектите и съответния модел осветление.

В момента проследяване алгоритъм, независимо от сложността на изчисленията, е станал много популярен, особено в случаите, когато формирането на изображението не е много важно, но аз искам да се постигне възможно най-голяма реализма.

Въпроси и Упражнения

Каква е същността на премахване на скрити линии и повърхности?
В пространството на Робъртс алгоритъм работи?
Кои обекти Робъртс алгоритъм е опитал?
Каква е вектор колона на матрицата на генерализирана описание на полихедронов?
Както се тълкува от израза (- генерализирана матрица) алгоритъм Робъртс?
В какво пространство алгоритъм работи Уорнък?
Какви видове полигон позиция по отношение на алгоритъма на прозореца са разгледани в Уорнък?
Кои от шест стъпки на алгоритъма решава проблема с премахването на скритите повърхности?
В какво пространство алгоритъм работи Вайлер-Атертън?
Каква е основната разлика между алгоритъм Вайлер-Атертън алгоритъм от Уорнък?
Какво обобщение алгоритъм Вайлер-Атертън предложи Ketmul?
Кой предложи алгоритъм Z-буфер?
Какви са недостатъците на алгоритъм Z-буфер?
Къде приоритетите на методите?
За какъв образ на художника разработили метод?
За какъв образ го разработили метод на плаващ хоризонт?
Какви са сходствата между алгоритъм прогресивно сканиране и метода на Z-буфер?
Каква е идеята на метод за проследяване?
Какви видове следа?
Какви техники се използват за подобряване на ефективността на маршрутите алгоритъм?