Интерактивные графические системы

Модели машинной графики

Системы машинной графики отображают отработанную информацию о процессах или объектах в виде синтезированного отображения на экране дисплея или другой экранной плоскости. Для систем машинной графики источником входной информации является не сами физические процессы, а их математические модели. Такие модели в общем случае представляют упорядоченную совокупность данных, числовых характеристик, параметров, математических и логических зависимостей, отображающих структуру, свойства, взаимосвязи и отношения между элементами объекта, а также между объектом и его окружением.

Модели как правило являются обобщенными, предназначенными для описания класса объектов. Индивидуальный объект описывается вводом конкретных значений параметров системы.

Изображение, которому ставится в соответствие моделируемый аналог называется оригиналом.

При оценке степени соответствия синтезированного изображения и оригинала будем использовать три уровня подобия:

- физическое

- психофизическое (физиологическое)

- психологическое

Физическое подобие устанавливается на уровне трех групп характеристик:

- геометрических ( пространственных )

- яркостных ( энергетических )

- временных

При физически точном подобии эти характеристики синтезированного изображения должны либо полностью соответствовать оригиналу, либо быть ему пропорциональными.

При психофизическом уровне подобия соответствие устанавливается на уровне зрительных ощущений. В силу ограниченных возможностей зрительного аппарата при некотором уровне искажений наблюдатель не ощущает разницу между синтезированным изображением и оригиналом.

Психологическое подобие предполагает, что по общему восприятию синтезированное изображение и оригинал являются схожими. В следствии этого синтезированное изображение обеспечивает формирование наблюдателя вполне определенного суждения о реальном или сюжете, хотя синтезированное изображение существенно отличается от оригинала по физическим характеристикам.

Пример

Задача, решаемая на уровне психологического подобия:

формирование трехмерных контурных изображений ( чертежей), выполненных в выбранной аксонометрической проекции.

Необходимость синтеза изображения на уровне синтеза физического и психофизического подобия возникает при решении следующих задач:

- имитация визуального наблюдения обстановки в видео-тренажерах

- создание банков эталонных изображений автоматического распознавания систем

- оценка внешнего вида и эстетических свойств проектируемых изделий или объектов.

В обобщенном виде процедуру синтеза изображения можно представить следующей формулой:

G_си =A_мг • G_мод ,

где соответственно

G_мод - модель наблюдаемого объекта ( сцены )

A_мг - оператор преобразования (обрабатываемая программа системы машинной графики)

G_си - двумерное изображение, сформированное системой

Синтезированное изображение сопоставляется с оригиналом при визуальной или аппаратурной съемке.

G_ор =G_виз =A_виз •G_о

G_ор =G_вых =A_с •G_о ,

где соответственно

G_о - поле излучения объекта,

A_виз , A_с - соответственно операторы преобразования при визуальном наблюдении в съемочной аппаратуре,

G_виз , G_вых - соответственно изображение, полученное при визуальном наблюдении или съемке,

G_ор - изображение - оригинал.

При физическом уровне подобия оригинал и синтезированное изображение должны быть идентичны:

G_ор Û G_си

Текстура изображения

Под текстурой понимают специфические изменения тона (цвета) в изображении объекта или некоторой его части.

К текстуре относятся также наличие характерных линий на изображении. Синонимами термина текстура являются узор, рисунок, фактура.

Виды текстуры

1. Упорядоченная. Изменение тона в виде правильных или почти правильных геометрических рисунков (кирпичная кладка, кафельная облицовка, шахматный рисунок).

2. Стохастическая ( случайная ). Присуща естественным объектам и как правило является следствием шероховатости поверхности.

Один из основных принципов формирования текстуры - перенос регулярного или стохастического рисунка на поверхность объекта.

Для нанесения рисунка решается задача преобразования систем координат. Если рисунок задан в пространстве текстуры в системе координат (U, W), а поверхность в (q,j), то для переноса рисунка определяется функция отображения одного пространства на другое, т.е. определяется соотношения :

q =f ( U,W )

j =g ( U,W )

U= n ( q , j )

W=s ( q , j )

В большинстве практических случаев такие преобразования линейны, а коэффициент преобразований может быть вычислен из соотношений между известными точками в системах коорди

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать