Изображение, формируемое компьютером, по самой своей природе является искусственно синтезируемым, поскольку зачастую оно не существует физически. Но при этом используются те же физические законы, которые действуют и в отношении изображений физических объектов, воспринимаемых зрением человека. Поэтому я и начну изложение с рассмотрения принципов создания изображений в оптических системах, таких как фотокамера или глаз человека. Мы сформируем модель процесса формирования изображения, которая в дальнейшем позволит воспроизвести этот процесс программными средствами.
В этой главе я буду использовать математику только там, где без нее совершенно невозможно обойтись. Главное для нас сейчас - познакомиться с принципами создания изображения и представить себе архитектуру вычислительной системы, которая могла бы их реализовать. Все детали процесса, как математические, так и технические, будут изложены в последующих главах.
1.3.1. Объекты и наблюдатели Нам выпало жить в мире трехмерных объектов. Обычно мы характеризуем положение некоторой точки на объекте в терминах подходящей относительной системы координат. Мы можем измерять расстояние между точками и таким образом расстояние между объектами. Именно желание концептуально систематизировать такие простые идеи, как измерение размеров и расстояний, и привело к развитию многих областей математики, в частности геометрии и тригонометрии. Часто мы стараемся представить свое представление о пространственных отношениях между объектами в форме чертежей или изображений, например карт, технических чертежей, рисунков или фотографий. Точно так же изобретение многих физических приборов, включая фотокамеры, микроскопы и телескопы, было тесно связано с желанием визуализировать пространственные отношения между объектами. Следовательно, существует фундаментальная связь между физикой и математикой описания процесса формирования
1.3. Изображение: физическое и синтезируемое изображения. Именно эту связь мы и будем использовать в процессе разработки методов создания изображений с помощью компьютеров.