Tough Render Land

Аннотация

Представляемый проект предназначен для моделирования и построения фотореалистичных изображений на основе аналитически заданных трехмерных сцен. Моделирование трехмерной сцены производится на основе аналитически заданных с помощью разработанного языка описания объектов и источников света (на базе их математического описания).

В качестве метода построения используется алгоритм обратной трассировки лучей, позволяющий точно передавать формы объектов, заданных аналитически. Луч задается положением камеры и плоскими координатами на объекте проекции, который относится к камере. Для того чтобы найти цвет точки итогового изображения, необходимо построить соответствующий ей луч и найти ближайшее из пересечений этого луча с объектами задания сцены. После этого рекурсивно строится дальнейший ход луча согласно физической модели (в соответствии с законами отражения, преломления, затуханием света в зависимости от среды и расстояния).

Оптимизация синтезирования изображения сцены основана на представлении объектов сцены в виде иерархического дерева, а также выпуклых оболочек, включающих в себя узлы дерева с его поддеревьями. Разработан механизм, упрощающий выполнение необходимых вычислений для объектов геометрии сплошных тел (для осуществления операций объединения, пересечения и вычитания объектов).

Моделирование освещения производится на основе модели Уиттеда (Whitted), а также разработанной системе подмены свойств поверхности объекта посредством прикрепления к нему динамического списка элементов, изменяющих его свойства. Примерами таких элементов могут быть: текстурирование, наложение микрорельефа, наложение карты цветов и другие визуальные эффекты. Придуманная система применения элементов изменения свойств поверхности перед этапом вычисления ее освещенности оптимизирует представление объектов в сцене и ускоряет вычислительный процесс.

Для устранения эффекта ступенчатости реализованы два алгоритма на основе адаптивного сэмплирования (resampling) и стохастического джиттера (jittering).

Реализация проекта выполнена на языке программирования «Си».

Литература

• James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner, John F. Hughes. “Computer Graphics: Principles and Practice”, Second edition, Addison-Wesley Publishing Company, 1990.
• Andrew S. Glassner (ed.). “An Introduction to Ray Tracing”, Academic Press, 1989.
• Е.В.Шикин, А.В.Боресков. “Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения”. М.: Диалог-МИФИ, 1995.
• Alan Watt, Mark Watt. “Advanced Animation and Rendering Techniques. Theory and Practice”, ACM Press, Addison-Wesley Longman Limited, 1992.
• Д.Роджерс. “Алгоритмические основы машинной графики”. М.:Мир, 1989.
• David S. Ebert (ed.), F. Kenton Musgrave, Darwyn Peachey, Ken Perlin, Steven Worley. “Texturing and Modeling. A Procedural Approach” , AP Professional, Academic Press, 1994.
• Климов А.С. “Форматы графических файлов”. К.: НИПФ “ДиаСофт Лтд.”, 1995.