1 / 30

Vi zuelizacija 3D scena

Vi zuelizacija 3D scena. Prof. dr Milorad K. Banjanin. Student : Gorjana Tošić. ∙ O dvija se u vi š e sukcesivnih faza (pipeline). Lokalni koordinatni sistem. Globalni (world) koordinatni sistem. Koordinatni sistem posmatrača (view). Prostor prikaza. 3D prostor ekrana. definisanje

hart
Download Presentation

Vi zuelizacija 3D scena

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Vizuelizacija 3D scena Prof. dr Milorad K. Banjanin Student: Gorjana Tošić

  2. ∙Odvija se u više sukcesivnih faza (pipeline) Lokalni koordinatni sistem Globalni (world) koordinatni sistem Koordinatni sistem posmatrača (view) Prostor prikaza 3D prostor ekrana definisanje objekata sastavljanje scene; definisanje pogleda; definisanje osvetljenja Uklanjanjenevidljivihdelovaobjekata; Isecanje odjekata Uklanjanje zaklonjenih površi;rasterizacija;senčenje

  3. Lokalni (local) koordinatni sistem • Jednostavnije modelovanje objekata • Primeri - Centar sfere kao koordinatni početak - Teme paralelopipeda kao koordinatni početak z y x

  4. Globalni (world) koordinatni sistem • Postavljeni svi objekti • Postavljeni izvori svetla • Definisan pogled na scenu • Lokalni → globalni • translacija • rotacija • skaliranje

  5. Koordinatni sistem posmatrača (view space) • Dva koordinatna sistema u istom prostoru V U Zw Yw N Xw Globalni koordinatni sistem Koordinatni sistem posmatrača - Globalni sistem → sistem posmatrača

  6. Koordinatni sistem posmatrača • Vidljivi deo prostora Vidljivi deo prostora Centar projekcije Ravan projekcije (ekran) Prednja ravan isecanja Zadnja ravan isecanja

  7. Koordinatni sistem posmatrača • Operacije u koordinatnom sistemu posmatrača - Eliminacija potpuno zaklonjenih površi (backface elimination / culling) Površ je vidljiva ako je: Np ∙ N > 0 Npvektor normale na površ u centru poligona N vektor pogleda – spaja posmatrača i podnožje normale

  8. 3D prostor ekrana (3D screen space) • Dobija se transformacijom koordinatnog sistemaposmatrača • centar projekcije u 3D prostoru ekrana se nalazi u -∞ Ys Yv Zs Zv -∞ Xs Xv 3D prostor ekrana Koordinatni sistem posmatrača

  9. 3D prostor ekrana • Koordinatni sistem • posmatrača f Yv d h Zv Prednja ravan isecanja Zadnja ravan isecanja - 3D prostor ekrana Ys 1 1 Zs -1 Prednja ravan isecanja Zadnja ravan isecanja

  10. 3D prostor ekrana • Operacije u 3D prostoru ekrana - isecanje poligona na ivicama vidljivog dela prostora - senčenje - uklanjanje zaklonjenih površi - rasterizacija

  11. Isecanje poligona (clipping) Granica isecanja poligon Left clip Right clip Top clip Bottom clip

  12. Senčenje (shading) • objekti su inicijalno u apsolutnom mraku – necemo puno videti • potrebno je postaviti izvore svetla • modeliranje refleksije svetla - lokalni modeli • flat / facet (“ravno” senčenje) • Gouraud • Phong - globalni modeli • ray tracing • radiosity

  13. Senčenje • Lokalni modeli refleksije • Uzimaju u obzir samo osvetljenje koje stiže direktno od izvora • svetlosti Direktan zrak Direktan zrak Indirektan zrak Indirektan zrak

  14. Senčenje • Simulacija fizičkih pojava - savršena tačkasta refleksija - savršena difuzna refleksija - nesavršena tačkasta refleksija

  15. Senčenje • Aproksimacijafizičkih pojava • Reflektovana svetlost = ambijentna komponenta + difuznakomponenta • + tačkasta komponenta • ambijentna komponenta je potrebna zbog osvetljavanja onih površi • koje nisu direktno osvetljenje a vidljive su sa tačke posmatrača - Intenzitet reflektovane svetlosti

  16. - Difuzna komponenta N3 Površina 3 Većina objekata koje vidimo ne emituju sopstvenu svetlost. N1 Umesto toga, oni apsorbuju sunčevu svetlost ili svetlost emitovanu od nekog veštačkog izvora i reflektuju njegov deo. Površina 2 Površina 1 N2 Ova refleksija nastaje zbog molekularne interakcije između upadne svetlosti i površine materijala Izvor svetlosti

  17. Senčenje • Komponente reflektovane svetlosti N θ θ Id = Ii cos θ Is = Ii cosnΩ Ia = const R Ω

  18. Senčenje • Flat – “ravno senčenje” • - za svaki poligon: • odredi se normala na površ u centru poligona • izračuna se reflektovana svetlost u toj tački – u centru • dobijena vrednost koristi se za sve tačke poligona N

  19. Senčenje • Gouraud • - za svaki poligon : • Odredi se normala u svakom temenu poligona • - normala u temenu je zbir vektora normala onih poligona koji dele to teme • Izračuna se reflektovana svetlost u temenima • Refleksija u ostalim tačkama poligona se dobija interpolacijom ovih vrednosti N2 N1 ↦ ↦ ↦ ↦ ↦ NA = N1 + N2 + N3 + N4 NA N4 N3

  20. Senčenje • Gouraud • - interpolacija p1 (x1 ,y1 ) Scan line pa (xa ,ya ) pb (xb ,yb ) ∙ ps p4 (x4 ,y4 ) p2 (x2 ,y2 ) p3 (x3 ,y3 )

  21. Senčenje • Phong • - za svaki poligon • odredi se normala u temenima poligona, na isti način kao kod Gouraud-a • za svaku tačku poligona izračunava se sopstvena normala • - interpolacija normala u temenima • za dobijenu normalu računa se reflektovana svetlost

  22. Senčenje - Gouraud vs Phong NA NB IA IP IB IA = shade (NA) IB = shade (NB) IP = interpolate (IA , IB) Gouraud piksel NP NP NB NA Phong IP = shade (NP) piksel

  23. Senčenje • Gouraud vs Phong • - Gouraud je računski jednostavniji – veća brzina • - Phong bolje aproksimira tačkastu refleksiju kada je ugao posmatrača blizak uglu • idealno reflektovanog zraka • - Gouraud dobro aproksimira površine koje difuzno reflektuju svetlost Gouraud Phong

  24. Uklanjanje zaklonjenih površi Prikaz bez ikakvog uklanjanja Uklanjanje potpuno nevidljivih površi (backface elimination / culling) Uklanjanje zaklonjenih površi (hidden surface removal)

  25. Uklanjanje zaklonjenih površi - Z- buffer algoritam Ys Xs • Za svaku tačku (xs, ys) koja se projektuje na ekran traži se najbliži poligon: • - odredi se konkretna tačka (xs, ys) • - za sve poligone izračuna se z-koordinata u tački (xs, ys) • - za izračunate vrednosti pronađe se minimum; to je poligon najbliži projekcionoj ravni • - iscrta se tačka izabranog poligona, u skladu sa metodom za senčenje • koja se koristi

  26. Uklanjanje zaklonjenih površi • Z-bufferalgoritam • - [Gouraud + Z-buffer] i [Phong + Z-buffer] su najčešće korišćene metode za brzo • renderovanje Phong Gouraud Flat

  27. Senčenje i boja • Za RGB model • - ambijentalna komponenta : R, G, B • - difuzna komponenta (boja objekta) : R, G, B • - tačkasta komponenta (boja izvora svetla): za belu svetlost je ista vrednost IR = IakaR + IdkdR + Isks IG = IakaG + IdkdG + Isks IB = IakaB + IdkdB + Isks Boja ambijentalne svetlosti Boja objekta Boja svetlosnog izvora

  28. Hvala na pažnji!

  29. RASTERIZACIJA • Rasterizacija (skaniranje) je proces prevođenja kontinualnih opisa • grafičkih primitiva u diskretne opise preko piksela. • Koordinate piksela moraju biti celi brojevi

  30. Senčenje • Senčenje (shading) je upotreba interpolacije u svrhu stvaranja glatkog uzorka • boje ili sjajnosti na površinama geometrijskih objekata. • Bez senčenja, svaki poligon bi bio prikazan u konstantnoj boji i slika vrlo “poligonalna” • Interpolacja је uopštenopojam koji seodnosinapostupak umetanjaizmeđu • dve vrednosti.

More Related