В данной главе мы будем рассматривать только идеальную модель камеры-обскуры, для которой фокусным расстоянием является расстояние d от передней до задней стенки камеры. В компьютерной графике также в большинстве случаев не моделируется эффект ограниченной глубины резкости.
1.6. Моделирование камеры
Рассматриваемые модели оптических систем формирования изображения непосредственно подводят нас к фундаментальным концепциям современной трехмерной компьютерной графики. Посмотрим, каким образом можно алгоритмически синтезировать изображение, по" Если рассматривать эту задачу в трехмерной, а не в двухмерной постановке, то следует вместо параметра п подставить раз.мер светочувствительной пчастины по диагонали. См. упр. 1 в конце данной главы.
1.6. Моделирование камеры
добное тому, которое реально создается в оптической системе. Эта парадигма получила в литературе название модель синтезированной камеры (synthetic-camera model). Рассмотрим систему формирования изображения, представленную на рис. 1.17. На ней мы снова видим объект и наблюдателя. В данном случае наблюдателем является камера с регулируемым расстоянием между объективом и плоскостью светоприемника (пластины или пленки). Наша цель - эмулировать процесс создания изображения на плоскости светоприемника.
Рис. 1.17. Система формирования изображения Во-первых, отметим, что спецификация (формальное описание) объекта не зависит от спецификации наблюдателя. Следовательно, при организации графической библиотеки можно отделить функции описания объекта от функций описания наблюдателя.
Во-вторых, параметры изображения можно вычислить, используя простейшие тригонометрические соотношения. Рассмотрим плоскость светоприемника камеры и объект (рис. 1.18). Схема в левой части рисунка абсолютно аналогична той, которую мы рассматривали при анализе камеры-обскуры. В правой части рисунка приведена схема, в которой плоскость изображения передвинута и расположена перед объективом камеры, что соответствует размещению элементов сцены на рис. 1.19. Для построения изображения некоторой точки объекта мы проводим проецирующий луч от этой точки к центру объектива- центру проецирования (center of projection). Обратите внимание на то, что все проецирующие лучи сходятся в центре проецирования. В нашей синтезированной камере плоскость светоприемника, которую мы передвинули и разместили перед объективом, называется картинной плоскостью, или плоскостью проекции (projection plane). Изображение точки размещается в точке пересечения проецирующего луча с картинной плоскостью. В главе 5 этот процесс рассматривается подробно с использованием соответствующего математического аппарата.