Шляхи підвищення реалістичності формування графічних зображень
Формування реалістичних тривимірних зображень, які максимально відтворюють об’єкти реального світу - одне з основних завдань сучасної комп’ютерної графіки. Особливості застосування методу паралакс-меппінгу для створення зображень рельєфних поверхонь.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 21.12.2018 |
| Размер файла | 342,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Сучасна комп'ютерна графіка особливу увагу приділяє формуванню реалістичних тривимірних зображень, які максимально відтворюють об'єкти реального світу. Особливістю таких об'єктів є наявність на їхніх поверхнях мілких деталей, нерівностей та рельєфу. При формуванні графічної сцени також важливо досягти прийнятної для даного застосування продуктивності.
Серед методів формування реалістичних зображень широкого поширення набули методи імітації нерівностей на поверхні, що враховують ефект паралаксу [1], оскільки вони забезпечують високу реалістичність при застосуванні низькополігональних об'єктів. Згідно з методами паралакс-меппінгу при накладанні текстур текстурні координати змінюють так, що поверхня під різними кутами виглядає опуклою, хоча в реальності вона залишається плоскою і не змінюється. Суть методу полягає в тому, що знаходять і використовують текстурні координати тієї точки поверхні, де видовий вектор перетинає уявну рельєфну поверхню.
Метод паралакс-меппінгу, запропонований Т. Канеко [2] ефективний для карт висот з невеликою різницею значень, оскільки різкі зміни нерівності обробляються методом некоректно - з'являються різні артефакти, розмитість текстур і т. п. Оскільки метод базується на припущенні, що висота у зміщеній точці є такою ж, як і в оригінальній точці, то при малих кутах зору зміщення стає занадто великим.
Метод паралакс-меппінгу з обмеженням зміщення [3], обмежує зміщення модифікованих координат текстури таким чином, щоб воно ніколи не перевищувало висоту в оригінальній точці . Однак таке спрощення може призвести до ефекту „плавання” текстури.
У роботі [4] запропоновано метод паралакс-меппінгу, який для визначення зміщення текстурної координати використовує формулу:
,
де - значення, яке використовується для зміщення текстурних координат, - кут між незбуреним вектором нормалі до базової поверхні та вектором у поточній точці поверхні, - значення висоти у поточній точці поверхні. Недоліком методу є необхідність виконувати трудомісткі операції ділення, квадратного кореня та тригонометричної операції для визначення кута ,
Загальним недоліком розглянутих методів паралакс-меппінгу є те, що вони не забезпечують знаходження точки перетину видового променя з імітованою поверхнею, а тому лише апроксимують ефект паралаксу. До методів, які гарантовано знаходять найближчу до спостерігача точку перетину видового вектора з імітованою поверхнею відносять [5, 6]. Однак їх велика обчислювальна складність зумовлює необхідність пошуку простіших методів, які дозволяють знаходити точку перетину без значних витрат часу.
З метою підвищення реалістичності та спрощення розрахунків запропоновано ітераційний метод паралакс-меппінгу, який базується на послідовному уточненні зміщених текстурних координат і для вибору кроку трасування видового променя використовує нові параметри, які залежать від значення висоти поверхні, що імітується, та z-координати вектора до спостерігача у поточній точці. Принцип дії запропонованого методу наведено на рис. 1.
Рис. 1. Вибір кроку трасування вектора
За умовою традиційного паралакс-меппінгу нормалізований вектор до спостерігача і текстурні координати точки трансформовано у дотичний простір. Нехай - точка полігона, для якої потрібно знайти зміщені текстурні координати . Згідно з методом [3] зміщені текстурні координати розраховуються так
. (1)
При цьому буде знайдена точка (рис. 1), яка не є точкою перетину вектора і поверхні, що імітується. Для знаходження точки перетину необхідно продовжити рух уздовж вектора .
У формулі (1) значення можна подати як , оскільки . Тоді формулу (1) перепишемо для другої ітерації
.
У загальній формі формули запропонованого методу ітераційного паралакс-меппінгу мають вигляд
(2)
, . (3)
Ітерації виконуються до тих пір, поки не буде справджуватись рівність . Для зменшення кількості ітерацій можна ввести деяке порогове значення, при досягненні якого ітераційний процес завершують.
Якщо в результаті виконання чергової ітерації значення стає більшим, ніж , то крокування уздовж вектора відбувається у зворотному напрямі (рис. 2).
Рис. 2. Кроки уздовж вектора у двох напрямках
Розрахунок однієї ітерації за формулами (2) і (3) вимагає лише 3 операцій множення та 4 операцій додавання.
Приклади зображення, сформовані із застосуванням запропонованого методу та традиційного методу паралакс-меппінгу, наведено на рис. 3.
Рис. 3. Приклади формування зображень рельєфних поверхонь з використанням запропонованого методу (зліва) та із застосуванням традиційного методу паралакс-меппінгу (справа)
меппінг тривимірний зображення комп'ютерний
Таким чином, запропонований метод дозволяє підвищити реалістичність формування зображень порівняно з традиційними методами паралакс-меппінгу, оскільки забезпечує знаходження точки перетину вектора до спостерігача з поверхнею, що імітується, хоча не гарантує, що ця точка буде найближчою до камери точкою перетину у випадку, коли вектор до спостерігача перетинає поверхню декілька разів. На відміну від методів, що використовують складні алгоритми трасування променів, запропонований метод використовує лише операції множення та додавання, що спрощує апаратну реалізацію.
Література
1. Shirley P. Fundamentals of computer graphics / P. Shirley, S. Marschner. - AK Peters, 2009. - 752 p.
2. Kaneko T. Detailed shape representation with parallax mapping / T. Kaneko, T. Kakahei, M. Inami, N. Kawakami, Y. Yanagida, T. Maeda, S. Tachi // Artificial Reality and Telexistence : International Conference, 5-7 December 2001 : Proceedings. - Tokyo, 2001. - P. 205-208.
3. Welsh T. Parallax Mapping with Offset Limiting: A PerPixel Approximation of Uneven Surfaces / T. Welsh // Tech. report, Infiscape Corporation. - 2004.
4. Gao R. Parallax Effect of rendering on the Surface with Small Detail / R. Gao, B. Yin, D. Kong, H. Si, Y. Zhang // Image and Signal Processing. - 2008. - P. 594-597.
5. Hart J. C. Sphere tracing: Simple robust antialiased rendering of distance-based implicit surfaces / J. C. Hart // In SIGGRAPH 93 Course Notes: Modeling, Visualizing, and Animating Implicit Surfaces. - 1993. - P. 1-11.
6. Tatarchuk N. Dynamic parallax occlusion mapping with approximate soft shadows / N. Tatarchuk // Symposium on Interactive 3D graphics and games. - ACM Press, 2006. - P.63- 69.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Загальна характеристика теорії редагування зображень, місце у ній растрових зображень. Аналіз переваг та недоліків програм малювання і векторної графіки. Структура, розмір і розширення зображення. Сутність і призначення основних форматів графічних файлів.
реферат [1,1 M], добавлен 13.10.2010Призначення та область застосування програм, які орієнтовані на перетворення зображень з плоского в об’ємне. Основні стадії формування тривимірного зображення. Класифікація моделей і методів візуалізації. Особливості створення карти глибин по пікселям.
курсовая работа [325,8 K], добавлен 04.06.2010Використання CMY та CMYK для опису кольору при отриманні зображень методом поглинання кольорів. Субтрактивні кольори: блакитний (Cyan), пурпурний (Magenta) та жовтий (Yellow). Моделювання розповсюдження світла в об'ємі напівпрозорого середовища.
контрольная работа [3,5 M], добавлен 22.10.2009Принципи побудови тривимірних зображень у ГІС засобами комп’ютерної графіки. Інформативність та точність моделей, створених на основі растрових і векторних програм. Технологія побудови 3D-карт за допомогою "ArcGIS/3D Analyst" та "MapInfo"/"Поверхность".
дипломная работа [700,6 K], добавлен 10.05.2015Історія виникнення та сфери використання тримірної графіки. Дослідження процесу візуалізації тримірного зображення. Створення програмного забезпечення, здатного перетворювати стандартні графічні зображення до графічних зображень внутрішніх форматів Мауа.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 23.09.2013Растрові формати зображень tiff, bmp, pcx, gif, jpeg, png, опис растрової графічної інформації. Зручність та недоліки векторних форматів. Зберігання і обробка зображень, що складаються з ліній, або можуть бути розкладені на прості геометричні об'єкти.
контрольная работа [2,5 M], добавлен 19.09.2009Призначення і основні характеристики систем автоматизації конструкторської документації. Основні методи створення графічних зображень і геометричних об’єктів. Методи побудови та візуалізація тривимірних об’єктів. Опис інтерфейсу користувача системи.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 26.10.2012Характеристика форматів, які містять у собі опис тривимірних об'єктів. Мова моделювання віртуальної реальності, способи відображення координатних перетворень. Класифікація форматів графічних зображень, їх специфічні ознаки, призначення та застосування.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 20.09.2009Основні поняття комп’ютерної графіки. Загальна характеристика програми CorelDRAW: інтерфейс, панель інструментів, контекстне та системне меню Windows. Створення векторних об'єктів. Основи роботи з текстом. Аспекти редагування зображень та форми об'єктів.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 12.01.2011Вивчення настільної видавничої системи, комплексу комп'ютерних апаратних і програмних засобів, які слугують для друкарської підготовки оригінал-макетів продукції. Аналіз кольороподілу і сканування зображень, корекції з елементами комп'ютерної графіки.
реферат [404,2 K], добавлен 13.05.2011Області застосування методів цифрової обробки зображень. Динамічний діапазон фотоматеріалу. Графік характеристичної кривої фотоплівки. Загальне поняття про High Dynamic Range Imaging. Тональна компресія та відображення. Головні стегано-графічні методи.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 10.04.2014Розробка динамічних та статичних зображень для сайту за допомогою відеоредактора Adobe After EffectCS6 та графічного редактора Adobe Photosop CS6. Розробка структури сайту. Багатоваріантний аналіз розв’язку задачі. Створення анімованого логотипу.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 07.12.2014Жанрові особливості портрету, як самостійного виду образотворчого мистецтва. Сучасне мистецтво комп'ютерної графіки. Система занять по оволодінню прийомами, техніками створення студентами портрету у програмі Photoshop, її функції та методи малювання.
дипломная работа [7,1 M], добавлен 16.05.2012Основні теоретичні відомості алгоритмів стиснення зображень: класи зображень та їх представлення в пам'яті, алгоритми та принципи групового кодування. Огляд та аналіз сучасних програмних засобів конвертування. Тестування, опис роботи програмного засобу.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 15.03.2014Створення програми, яка здатна перетворювати двовимірні зображення у об’ємні. Проект для побудови ландшафтів, отримання фотографій об’єктів під іншим кутом огляду, досліджень поверхонь зрізів матеріалів. Опис алгоритму програми. Вхідні та вихідні дані.
курсовая работа [548,3 K], добавлен 09.06.2010Компьютерна графіка для поліграфії. Двовимірний комп’ютерний живопис. Презентаційна графіка. Двовимірна анімація, яка використовується для створення динамічних зображень і спецефектів у кіно. Тривимірна анімація, яка використовується для створення клипів.
реферат [129,4 K], добавлен 02.06.2007BMP як формат зберігання растрових зображень, огляд структури файлу. Створення програми для запису та перегляду графічних BMP-файлів на мові програмування Turbo Pascal 7.0, розробка функціональної схеми і алгоритмів, особливості проведення тестування.
курсовая работа [325,8 K], добавлен 12.06.2011Програмний продукт "Графічний кодер чорно-білих зображень". Аналіз технологій одержання компактних подань відеоінформації способом організації кодування й пошук шляхів підвищення їх ефективності. Кодування зображень на основі зміни градації яскравості.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 29.06.2009Історія розробки та розвитку комп'ютерного редактора, його основні функції. Порядок запуску Adobe Photoshop 7.0 та роботи з ним, опис його інтерфейсу та інструментів малювання. Алгоритм створення графічних зображень у програмі, формати їх збереження.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.04.2014Найбільш розповсюджені середовища створення графічних зображень та 3D моделей. Основні інструменти векторних редакторів. Функції програм Adobe Photoshop и Корелдроу. Графічні моделі, характеристики й типи графічних файлів. Створення власних моделей.
дипломная работа [6,7 M], добавлен 25.06.2011
