Метод Гуро

Этот метод предназначен для создания иллюзии гладкой криволинейной поверхности, описанной в виде многогранников или полигональной сетки с плоскими гранями. Если каждая плоская грань имеет одни постоянный цвет, определенный с учетом отражения, то различные цвета соседних граней очень заметны, и поверхность выглядит именно как многогранник. Казалось бы, этот дефект можно замаскировать за счет увеличения граней при аппроксимации поверхности. Но зрение человека имеет способность подчеркивать перепады яркости на границах смежных граней – такой эффект называется эффектом полос Маха. Поэтому для создания иллюзии гладкости нужно намного увеличить количество граней, что приводит к существенному замедлению визуализации – чем больше граней, тем меньше скорость рисования объектов.

Метод Гуро основывается на идее закрашивания каждой плоской грани не одним цветом, а плавно изменяющимися оттенками, вычисляемыми путем интерполяции цветов примыкающих граней. Закрашивание граней по методу Гуро осуществляется в четыре этапа:

- вычисляются нормали к каждой грани;

- определяются нормали в вершинах. Нормаль в вершине определяется усреднением нормалей примыкающих граней (рис.3);

- на основе нормалей в вершинах вычисляются значения интенсивностей в вершинах согласно выбранной модели отражения света;

- закрашиваются полигоны граней цветом, соответствующим линейной интерполяции значений интенсивности в вершинах.

Рис.3 Нормаль в вершине

Вектор нормали в вершине (а) равен

N_a=(N₁ + N₂ + N₃)/3 (6)

Определение интерполированных значений интенсивности отраженного света в каждой точке грани (и, следовательно, цвет каждого пиксела) удобно выполнять во время цикла заполнения полигона. Рассмотрим заполнение контура грани горизонталями в экранных координатах (рис.4).

Интерполированная интенсивность I в точке (X,Y) определяется исходя из пропорции

(I-I₁)/(X-X₁)= (I₂-I₁)/(X₂-X₁) (7)

Отсюда

I=I₁+(I₂-I₁)(X-X₁)/(X₂-X₁) (8)

Значения интенсивностей I₁, I₂ на концах горизонтального отрезка представляют сбой интерполяцию интенсивности в вершинах:

I₁=I_b+(I_c-I_b)(Y-Y_b)/(Y_c-Y_b) (9)

I₂=I_b+(I_a-I_b)(Y-Y_b)/(Y_a-Y_b)

Рис.4. Заполнение контура грани

Дата добавления: 2014-01-04