Второй подход- алгоритмические модели - предполагает замену полигональной модели языковой, описательной моделью, подобно тому, как это делается в обычных языках и
Процедурные методы
языках программирования. Модели такого типа позволяют приближенно представить многие типы естественных объектов, опираясь на небольшое множество правил, которые предписывают формирование соответствующих графических объектов. В комбинации с геометрией фракталов такие модели обеспечивают формирование адекватного изображения, используя при этом минимально необходимое количество многоугольников.
11.2. Физические модели и система частиц
Одно из главных достоинств (а может, главных недостатков, это смотря откуда смотреть) технологии моделирования в компьютерной графике состоит в том, что модель можно формировать на основе любых принципов. Тот графический объект, который по заданию прикладной программы формирует графическая система, может не иметь никакого отношения к объектам реального мира. Эта гибкость позволяет математикам просматривать такие формы поверхностей, которые вы не встретите ни в каком, пусть даже трижды "затерянном" мире, инженерам - проектировать машины, которые невозможно создать из существующих материалов. Но если понадобится смоделировать поведение такого виртуального объекта в среде, подчиняющейся определенным физическим законам, и просмотреть поведение модели на экране ЭЛТ, то окажется, что эта задача на порядок сложнее задачи формирования объектов. Несложно заставить изображения нескольких объектов двигаться в пространстве сцены, но значительно труднее уследить за тем, не столкнулись ли при этом объекты, и отреагировать на это событие корректно с точки зрения законов физики. Для системы компьютерной графики ничего не стоит "запустить" мяч через закрытое окно, а вот показать, как стекло разлетелось от удара мячом, - задача на пару порядков сложнее. Даже воспроизвести отскок мяча от обычной стены и то не так просто.
В последнее время множество исследований в области компьютерной графики посвящается моделям, основанным на физических законах, т.е. моделям, в которых графические объекты подчиняются определенным, объективно существующим физическим законам. В рамках этого направления можно выделить два подхода. Первый во главу угла ставит физическую модель процесса, исследуемого или воспроизводимого в приложении, а результаты физического моделирования используются для управления графическими объектами. Например, если планируется "запустить" объект в среду, в которой есть множество других объектов, пусть и неподвижных, и показать, как будет двигаться этот объект, отскакивая от других, то, по крайней мере в принципе, можно воспользоваться аппаратом исследования динамики поведения объектов, имеющимся в теоретической механике, составить соответствующие уравнения и решить их. Но, к сожалению, этот подход слишком сложен для тех, кто только осваивает премудрости компьютерной графики, а потому мы не будем его рассматривать на страницах этой книги.