Взаимное расположение объектов

Линейная перспектива

Предположим, что цель разработчика состоит в том, чтобы спроектировать объемные объекты на плоскость компьютерного экрана таким образом, чтобы более удаленные отрезки объекта изображались более короткими, чем равные им по величине, но более приближенные отрезки. При этом должен быть создан эффект сходимости на линии горизонта параллельных линий объекта. Очевидно, что стандартные способы проекции трехмерных объектов на плоскость, используемые в инженерной графике, такие как прямоугольная диметрия и изометрия, здесь не подходят.
Для создания эффекта перспективы необходимо руководствоваться тем соображением, что поле зрения человека представляет собой, в грубом приближении, внутреннее пространство конуса или, что еще проще, четырехгранную пирамиду с вершиной в гипотетическом глазу наблюдателя и осью, совпадающей с направлением его взгляда. Все, что находится вне конуса, наблюдатель не видит. Любое сечение пирамиды, перпендикулярное ее оси, целиком отображается на экран, причем координаты всех точек, попавших в это сечение, сжимаются или растягиваются с таким расчетом, чтобы границы сечения совпали с границами экрана. Очевидно, что чем дальше сечение от вершины пирамиды (т.е. от глаза наблюдателя), тем меньше приходится растягивать (или тем больше сжимать) координаты точек, попавших в это сечение. Тем самым достигается эффект уменьшения объекта при его удалении от наблюдателя, т.е. эффект перспективы.

В компьютерной графике существует проблема не только правильного изображения группы объектов, в которой одни объекты перекрывают другие, но и проблема правильного изображения различных частей одного и того же объекта. Эта проблема носит название задачи удаления невидимых линий или задачи видимости.
Существует много различных способов решения этой задачи. Один из них заключается в том, что изображаемый объект разбивается на множество элементарных элементов (граней). Затем для каждой пары граней решается вопрос, перекрываются ли их проекции на плоскость экрана. Если да, то вычисляется, какая грань находится ближе, а какая - дальше от наблюдателя, и какая часть дальней грани перекрывается ближней гранью. Ясно, что подобная операция чрезвычайно трудоемка и требует значительных процессорных ресурсов.
Тем не менее, не выполнив задачу удаления невидимых линий, невозможно добиться сколько-нибудь удовлетворительного эффекта трехмерности изображения.

Дата добавления: 2015-06-26