Другой метод получения проекции трехмерной сцены - это спроектировать точки на плоскость наблюдения по сходящимся траекториям. При данном процессе, именуемом перспективной проекцией, объекты, расположенные дальше от точки наблюдения, получаются меньшими, чем объекты такого же размера, но расположенные ближе. Сцена, генерируемая с использованием перспективной проекции, выглядит более реалистично, поскольку именно так формируют изображение наши глаза и линзы
Рис. 7.2. Каркасное изображение трех объектов, задние линии которых удалены. Изображение взято из коммерческой базы форм объектов, где каждый объект определен как трехмерная сетка координатных точек, и его можно отобразить либо как каркасную форму, либо как тело с визуализированной поверхностью (перепечатано с разрешения Viewpoint DataLabs)
Рис. 7.3. Три параллельные проекции объекта, из которых видны относительные пропорции с различных точек наблюдения камер. На перспективной проекции, показанной на рис. 7.4, параллельные линии, идущие вдоль направления наблюдения, кажутся сходящимися в отдаленную точку фона, а самолеты на заднем плане кажутся меньше взлетающего самолета, расположенного на переднем плане.
УПОРЯДОЧЕНИЕ ПО ГЛУБИНЕ
Исключая некоторые ситуации, информация о глубине на трехмерной сцене важна, поэтому для конкретного направления наблюдения можно легко определить, что является передней, а что - задней частью любого изображенного объекта. На рис. 7.5 иллюстрируется неоднозначность, которая может возникнуть, если объект изображен без учета информации о глубине. Существует несколько способов, с помощью которых информация о глубине включается в двухмерное представление объемных тел.
Предоставить информацию о глубине на каркасных изображениях просто - нужно проварьировать яркость отрезков согласно их расстоянию от точки наблюдения. На рис. 7.6 показан каркасный объект с упорядочением по глубине (depth cueing). Линии, ближайшие к точке наблюдения, отображаются более ярко, а линии, удален-
Рис. 7.4. Перспективная проекция аэропорта (перепечатано с разрешения Evans & Sutherland)
ные от точки наблюдения, - более тускло. В данной схеме упорядочения по глубине выбираются максимальная и минимальная интенсивности и диапазон расстояний, в котором меняется интенсивность.
Упорядочение по глубине используется также в моделировании влияния атмосферы на наблюдаемую интенсивность объектов. Более удаленные объекты кажутся тусклыми по сравнению с ближними из-за рассеяния света частичками пыли, туманом и дымом. Некоторые атмосферные эффекты могут даже изменить наблюдаемый цвет объекта, и все эти эффекты можно смоделировать с помощью упорядочения по глубине.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДИМЫХ ЛИНИЙ И ПОВЕРХНОСТЕЙ
Уточнить связи по глубине на каркасном изображении можно и с помощью других методов. Один способ - просто подсветить видимые линии или изобразить их другим цветом. Другой метод, широко используемый в инженерных чертежах, заключается в изображении невидимых линий пунктиром. Кроме того, невидимые линии можно просто удалить с изображения, как показано на рис. 7.5, бив. Однако при удалении скрытых линий также исчезает информация о форме задних поверхностей объекта, поэтому для того, чтобы показать общий вид объекта (задние и передние грани), обычно используются каркасные представления.