Рис. 21.4. Геометрическая модель объекта Свойства граней Структура данных, описывающая форму многогранника, может создаваться средствами библиотеки или конструироваться в прикладной программе. Она должна включать в себя список или массив описаний вершин и список граней. Каждый элемент последнего списка должен содержать номера вершин или указатели на вершины, составляющие грань.
Пользователь видит только часть граней многогранника, показанного на рис. 21.4. Они называются лицевыми гранями. Тыльными называются те грани, которые невидимы, потому что заслонены от наблюдателя лицевыми гранями. У каждой отдельной грани, даже без учета ее взаимного расположения в пространстве с другими гранями, можно также различать лицевую и тыльную стороны.
Чтобы алгоритм визуализации корректно определял стороны и не рисовал грань, обращенную к камере тыльной стороной, в описаниях всех граней принят однотипный порядок перечисления вершин. Например, вершины перечисляются так, чтобы для тех граней, которые видны с лицевой стороны, последовательный переход от первой вершины к последней происходил против часовой стрелки.
В графической библиотеке есть средства настройки, позволяющие для ускорения вычислений рисовать только тыльные или только лицевые грани. Очевидно, чтобы многогранник был виден снаружи, нужно включить рисование лицевых граней, но при перемещении наблюдателя внутрь многогранника необходимо включить рисование тыльных граней.
Библиотеки не предоставляют средства проверки нахождения наблюдателя внутри объемных фигур и автоматического переключения видимой стороны.
Предварительные сведения
Поэтому в приложениях часто принято считать любой многогранник твердотельным объектом и реализовывать средства контроля столкновений, не позволяющие перемещать точку наблюдения внутрь таких объектов. Средства контроля столкновений пока не интегрированы в состав библиотек компьютерной графики.
Описание вершин грани Для визуализации необходимо кроме геометрической формы объекта задать свойства его поверхности. Поверхность может иметь определенный цвет, быть блестящей или матовой, она может не только отражать свет, но и светиться сама. Поэтому в описание каждой вершины Vкроме ее координат включают дополнительную информацию, например цвет вершины или ссылку на более детальное описание отражательных и эмиссионных свойств поверхности в данной точке. Цвет обычно задается четырьмя элементами (CR, CG, СВ, СА). Кроме интенсивностей красной, зеленой и синей составляющих цвета в него включают коэффициент прозрачности поверхности объекта СА.