Същност и особености на моделирането

Слайд 1

Моделиране и визуализиране
на обекти
Тема 1
Същност и особености на моделирането

Слайд 2

Геометрично моделиране
Метрика – разположение, форма, ориентация и размери
Топология – свързаност и структура
Атрибути на обекта – степен на детайлност
Неграфични данни – маса, плътност
Обработващи алгоритми – булеви операции

Слайд 3

Метрика
Възможност за работа с обекти с различна големина
Необходимост от различна детайлност на работа
Динамично изменение на метриката

Слайд 4

Топология
Конотативна (connotative, intensive) – за първични се приемат атрибутите на обектите
Денотативна (denotative, extensive) – първични са обектите, а връзките между тях са атрибути

Слайд 5

Моделиране на обекти
Моделиране чрез NURBS
Моделиране с полигони

Слайд 6

NURBS
(Non-Uniform Rational B-Spline)
В основата на NURBS повърхнините са криви, генерирани на базата на математически уравнения.
Повърхнините са изградени с помощта на мрежи от взаимосвързани криви, които участват при изграждането и модифицирането на повърхностите.

Слайд 7

NURBS моделиране
Чрез NURBS кривите, могат да се позиционират точки върху крива или повърхност с голяма точност и чрез тях да се извършват модификации върху формата на самата крива или на цялостният геометричен обект.
Прецизното поставяне на контролни точки дава възможност за гъвкаво моделиране на сложни обекти посредством само няколко контролни точки, лежащи в близост или върху самата крива или повърхност.

Слайд 8

Особености
Необходимо е добро ниво на познания и умения при изграждането и редактирането на криви.
NURBS моделирането се използва при създаване на органични, плавни форми и повърхности, които могат да се представят чрез широки области с няколко точки на управление.
Използват се при моделиране на животни, човешки тела, плодове, автомобили и други пригладени повърхности.

Слайд 9

Полигон
Връх (Vertex) – точка в пространството.
Ръб (Edge) – линията, съединяваща два върха.
Лице (Face) – областта, обхваната от минимум три съседни ръба.

Слайд 10

Полигон
Един полигонен модел е група от точки в тримерното пространство, които са свързани така, че образуват плоски многоъгълници (най-често триъгълници или четириъгълници), наречени лица (faces).
Тези лица се използват при изчисляване на текстурното изобразяване в процеса на рендериране.
UVs (Unit Vectors – възлови вектори) се използват за позициониране на текстурни карти върху полигона.

Слайд 11

Полигонно моделиране
Полигонното моделиране се използва за създаване на обекти с рязко очертани ръбове.
Намира много широко приложение при моделирането на архитектурни обекти.
Използва се при създаването на персонажи в компютърните игри.

Слайд 12

Понятия
Триъгълното лице съкратено се означава с tri (в оригинал), четиристранното лице е quad, a лице с повече от четири страни се нарича n-gon.
Съвкупността от свързани лица в модела се нарича полигонна повърхнина (polygonal surface) или полигонна мрежа (polygonal mesh).
UV са текстурните координати, които имат отношение към върховете на полигонната повърхнина. UV обикновено не се редактират в процеса на моделиране.

Слайд 13

Булеви операции
Булевите операции позволяват:
да се обединят два обекта (булево обединение);
да извади един обект от друг (булево изваждане);
да се извлече общата част на два пресичащи се обекта (булево сечение).
Булевата операция може да доведе до създаване на голям брой n-ъгълници. По тази причина булевите операции е препоръчително да се използват в края на моделирането.

Слайд 14

Геометрично тяло
Когато обектът е затворен, т.е. няма липсващи лица или несвързани върхове, той формира геометрично тяло.

Слайд 15

Системи за
геометрично моделиране
Основни дейности
Поддържане – създаване, изтриване и модификация на елементи и връзки в модела
Обхождане за визуализация
Обхождане при търсене и анализ

Общи принципи
Правилност – да отразява вярно свойства на реални обекти
Мощност – да позволява моделиране на сложни обекти
Пълнота – да позволява изчисляване на геометрични характеристики (площ)
Компактност – ефективна програмна реализация
Отвореност – възможност за добавяне на нови обекти, връзки и обработващи процедури

Слайд 16

Приложение
Медицината – за създаване на подробни модели на органи.
Филмовата индустрия – за създаване и манипулиране на герои и обекти за анимирани и реални снимки.
Компютърните игри – за създаване на активи за видео игри.
Научните сектори – за да се създаде изключително подробни модели на химични съединения, физични явления и обекти и т.н.
Архитектурата – за създаване на модели на сгради и ландшафти в проект или в план на разработване.
Инженерните дейности – за проектиране на нови изделия, превозни средства и структури, както и множество други приложения.

Слайд 17

Обработка на информацията
Разграничават се две основни нива:

основна обработка
визуализационна обработка

Слайд 18

Основна обработка
Основната обработка на графичната информация най-често е свързана с задачите на геометричното моделиране, при което обектите се представят чрез геометричния си модел.

Слайд 19

Визуализационна обработка
Визуализационната обработка е процес на генериране на изображения на геометрични обекти върху визуализационна повърхност.
Тази обработка е обект на графичното програмиране. Извършват се преобразувания на геометричните модели до получаването на двумерен образ.

Слайд 20

Дисплейна картина
Информацията, която е изобразена на екрана на монитора, се нарича дисплейна картина.
Дисплейната картина се изгражда от:
графични примитиви – основни графични елементи, които се използват за изграждане на графичен образ;
графични сегменти – набор от графични примитиви, обединени логически и представляващи един обект.

Слайд 21

Понятия
Моделна област – област, в която се построява геометричния модел на обекта;
Визуализационна повърхност – координатната система на графичното устройство;
Нормализирана координатна система – машинно независима, най-често в интервала от 0 до 1.
Моделен прозорец – избрана моделна подобласт с включените в нея обекти;

Слайд 22

Трансформации на картината
Основни трансформации – транслация, ротация, мащабиране;
Производни трансформации – разтягане, свиване, осева симетрия, последователно мащабиране, превъртане

Слайд 23

Опериране с картината
Визуализационно открояване – изменение на параметрите за изобразяване (цвят) на елемент или сегмент с цел открояване на този елемент спрямо останалата дисплейна картина;
Панорама – преместване на прозореца в моделната област, за да се появят други части на изображението;
Динамично преместване – смяна на различни екранни прозорци.

Слайд 24

Графично програмиране
Задачите на графичното програмиране са:
създаване на графично изображение от геометричния модел
осигуряване на възможност за манипулации над изображенията
запомняне и съхранение на изображенията в стандартизиран и компресиран вид.

Регистрирайте се за пълен достъп