Информационные модели объемных объектов. Типы поверхностей и техник трехмерного моделирования.

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояние объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Виды информационных М. объёмных об-тов:

1. Аналитической М. называется описание пов-сти мат. формулами. Для описания сложных пов-стей используют сплайны (специальные функции для аппроксимации, которые задают параметрически). Аппроксимация (приближение) — замена одних об-тов другими, близкими к исходным, но более простыми. Несколько сплайнов образуют М. сложной пов-сти.

2. В векторной полигональной М. для описания пространственных об-тов используются эл-ты: вершины, отрезки прямых (векторы), полилинии, полигоны, полигональные пов-сти.

• Вершина (vertex) — главный эл-т описания, координаты вершин определяются как (xi, yi, zi). Каждый об-т однозначно определяется координатами собственных вершин.

• Двумя вершинами задается вектор. Несколько векторов составляют полилинию.

• Полилиния может М.ровать отдельный линейный об-т, толщина которого не учитывается, а также может представлять контур полигона.

• Полигон М.рует площадный об-т. Один полигон может описывать плоскую грань объемного об-та.

• Несколько граней составляют объемный об-т в виде полигональной пов-сти — многогранник или незамкнутую пов-сть.

3. Воксельная М.. Воксел— это трехмерный растр, эл-т объема. Каждый воксел имеет свой цвет и прозрачность. Полная прозрачность воксела означает пустоту соотв. точки объема. Чем больше вокселов в опред. объеме и меньше размер вокселов, тем точнее моделируются трехмерные об-ты.

4. Равномерная сетка — это двумер. массив, растр, матрица, каждый эл-т которой сохраняет значение высоты. Каждому узлу сетки с индексами (i, j) приписывается значение высоты zij. Индексам (i, j) отвечают определенные значения координат (x, y). Расстояние между узлами одинаковое — dx по оси x, dy по оси y.

5. Неравномерная сетка - М. описания пов-сти в виде множества отдельных точек {(x0, y0, z0), (x1, y1, z1), …,(xn-1, yn-1, zn-1)}, принадлежащих пов-сти.

Типы пов-стей:

• Editable Mesh - М. состоит из треугольных граней. Для работы с Editable Mesh можно использовать режимы редактирования Вершина, Ребро, Грань, Полигон и Эл-т.

• Editable Poly - М. состоит из многоугольников. Для работы с такими об-тами можно использовать режимы редактирования Вершина, Ребро, Граница, Полигон и Эл-т.

• В об-тах типа Editable Patch М. состоит из лоскутов треугольной или четырехугольной формы, которые создаются сплайнами Безье. Особенность лоскутного мод-ния – гибкость управления формой создаваемого об-та. Для работы с Editable Patch можно использовать режимы редактирования Вершина, Ребро, Лоскут, Эл-т и Вектор.

• NURBS Surface – это пов-сть, построенная на основе NURBS-кривых. NURBS - Non-Uniform Rational Bezier Splines (Неоднородные рациональные B-сплайны). Созданная таким способом пов-сть похожа на трехмерный искривленный лист в пространстве. В отличие от полигонов, имеющих фиксированную форму, в NURBS-мод-нии трехмерные об-ты создаются из кривых и пов-стей.

Техники 3мерного мод-ния:

• редактирование пов-стей

• сплайн-мод-ние (создание формы с помощью сплайнов, потом натягиваем пов-сть)

• мод-ние с помощью лофтинга (рисуется путь и сечение об-та),

• мод-ние с помощью NURBS

В графических компьютерных системах для для визуализации пов-сти часто требуется преобразование описания пов-сти из одной формы в другую.

Триангуляция - процесс визуализации пов-сти путем ее описания треугольными гранями.

Изолинии высоты (вариант описания пов-сти) состоят из точек, представляющих одно числовое значение высоты. Описание пов-сти изолиниями высоты часто используется, например в картографии. Преобразование изолиний в полигональную М. также выполняется методами триангуляции (здесь алгоритмы триангуляции сложнее, чем для триангуляции отдельных точек).

Модели цвета.

Цветовая модель — термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трёх или четырёх значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами.

Аддитивные - световые потоки суммируются, производя более яркие цвета.

Модель RGB (red - красный, green - зеленый, blue - голубой) создана для описания цвета на мониторе, применяется также для сканеров, цифровых камер. Все оттенки цвета получаются за счет сложения в разных пропорциях трех основных цветов. Имеет более широкий цветовой охват по многим тонам, чем охват цветов CMYK.