На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Работа № 83519


Наименование:


Курсовик Классификация методов удаления невидимых частей.Алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей

Информация:

Тип работы: Курсовик. Предмет: Информатика. Добавлен: 9.1.2015. Сдан: 2014. Страниц: 35. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание


стр.
Введение……………………………………………………………………... 3
Глава 1. Классификация методов удаления невидимых частей ………… 5
Глава 2. Глава 2. Алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей ……...... 8
2.1. Алгоритм удаления поверхностей с Z-буфером ...……………………. 8
2.2. Алгоритм Варнока …………………………...………………………… 11


2.3 Алгоритм трассировки лучей………………………………………….. 25
Заключение………………………………………………………………….. 33

Список литературы…………………………………………………………. 35


Введение

В компьютерной графике на сегодняшний день большое внимание уделяется алгоритмам получения реалистических изображений. Эти алгоритмы являются самыми затратными по времени. Обусловлено это тем, что они должны предусматривать множество физических явлений, таких как преломление, отражение, рассеивание света. Профессиональные программы для кинематографа учитывают еще больше явлений (дифракцию, интерференцию, зависимость коэффициентов преломления, отражения, поглощения от длины волны падающего света, вторичное, третичное отражение света).
В данной курсовой работе для рендеринга применяется алгоритм обратной трассировки. На сегодняшний день он считается одним из лучших для формирования реалистических изображений. Его используют большинство трехмерных графических редакторов. Применяется так же алгоритм z-буфера. Но эффекты отражения и преломления, там достигаются искусственными методами и считаются не совсем точно. Подобным методом пользуются в программах, где крайне важна скорость. Примером таких программ служат компьютерные игры. Почти все они построены на использовании алгоритма z-буфера.
Актуальность выбранной темы не вызывает сомнений, поэтому цель данной курсовой работы является - изучить и проанализировать алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей, в том числе рассмотреть алгоритм трассировки лучей.
Исходя из поставленной цели можно сформулировать следующие задачи исследования:
- рассмотреть классификация методов удаления невидимых частей;
- проанализировать основные алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей;
- изучить алгоритм удаления поверхностей с Z-буфером;
- рассмотреть алгоритм Варнока;
- рассмотреть алгоритм трассировки лучей.
Предмет исследования образуют алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей.
Объект исследования определенный набор трехмерных объектов, который требуется изобразить на двумерном экране. При этом «невидимые» линии и поверхности надо удалить из получившейся проекции.
Чтобы достичь поставленной цели исследования, структура работы построена следующим образом. Данная курсовая работа состоит из введения, основной части, представленной двумя главами, заключения и списка использованных источников.


Глава 1. Классификация методов удаления невидимых частей

Одной из важнейших задач при визуализации сложных трехмерных сцен является определение того, какие части объектов (ребра, грани), находящихся в трехмерном пространстве, будут видны при заданном способе проектирования, а какие закрыты от наблюдателя другими объектами. В качестве возможных видов проектирования традиционно рассматривается параллельное и центральное (перспективное). Плоскость, на которую осуществляется проектирование, называют картинной.
Задача удаления невидимых линий и поверхностей достаточно сложна и зачастую требует значительных объемов вычислений. Существует большое число различных методов решения этой задачи, включая и аппаратные.
Эти методы различаются по следующим основным параметрам.
1. По способу представления объектов:
? аналитические (явные и неявные);
? параметрические;
? полигональные.
2. По способу визуализации сцены.
При построении каркасных изображений (wireframe - рисуются только ребра) используются методы удаления невидимых линий (ребер каркасных изображений), для визуализации сплошных изображений (solid - рисуются закрашенные грани) - методы удаления невидимых поверхностей (граней сплошных изображений).
3. По пространству, в котором производится анализ видимости:
? методы, работающие непосредственно в пространстве самих объектов;
? методы, работающие в пространстве картинной плоскости, т.е. работающие с проекциями объектов.
4. По виду получаемого результата (его точности):
? набор видимых областей или отрезков, заданный с машинной точностью (имеет непрерывный вид);
? информация о ближайшем объекте для каждого пиксела экрана (имеет дискретный вид) [13, с. 156].
Методы первого класса дают точное решение задачи удаления невидимых линий и поверхностей, никак не привязанное к растровым свойствам картинной плоскости. Они могут работать как с самими объектами, выделяя те их части, которые видны, так и с их проекциями на картинную плоскость, выделяя на ней области, соответствующие проекциям видимых частей объектов, и, как правило, практически не привязаны к растровой решетке и свободны от погрешностей дискретизации.
Так как эти методы работают с непрерывными исходными данными и получающиеся результаты не зависят от растровых свойств, то их иногда называют непрерывными (continuous methods). Простейший вариант непрерывного подхода заключается в сравнении каждого объекта со всеми остальными, что дает временные затраты, пропорциональные n2, где n - количество объектов в сцене.
Однако следует иметь в виду, что непрерывные методы, как правило, достаточно сложны.
Методы второго класса (point-sampling methods) дают приближенное решение задачи удаления невидимых линий, определяя видимость только в некотором наборе точек картинной плоскости - в точках растровой решетки. Они очень сильно привязаны к растровым свойствам картинной плоскости и фактически заключаются в определении для каждого пиксела той грани, которая является ближайшей к нему вдоль направления проектирования.
Простейший вариант дискретного метода имеет временные затраты порядка Cn, где C - общее количество пикселов экрана, n - число объектов.
Всем методам второго класса традиционно свойственны ошибки дискретизации (aliasing artifacts). Однако, как правило,дискретные методы отличаются простотой реализации.
Кроме этого существует довольно большое число смешанных методов, работающих как в объектном пространстве, так и в картинной плоскости, выполняющих часть работы с непрерывными данными, а часть с дискретными.
Большинство алгоритмов удаления невидимых граней и поверхностей тесно связано с различными методами сортировки. Одни алгоритмы проводят сортировку явно, в других она присутствует в скрытом виде. Приближенные методы различаются фактически только порядком и способом проведения сортировки.
Очень распространенной структурой данных в задачах удаления невидимых линий и поверхностей являются различные типы деревьев: двоичные (BSP-trees), четверичные (Quadtrees), восьмеричные (Octtrees) и др.
Рассмотрим поверхности в виде многогранников или полигональных сеток. Для показа с удалением невидимых точек известны следующие методы: сортировка граней по глубине, метод плавающего горизонта, метод Z-буфера, алгоритм Робертса, алгоритм художника и др[19, с. 386].
Метод плавающего горизонта. Грани выводятся в последовательности от ближайших к самым дальним. На каждом шаге границы граней образуют две ломаные линии - верхний горизонт и нижний горизонт. Во время вывода каждой новой грани рисуется только то, что выше верхнего горизонта, и то, что ниже нижнего горизонта. Каждая новая грань поднимает верхний и опускает нижний горизонты. Этот метод часто используется для показа поверхностей, описываемых явным уравнением z = f (x, y).


Глава 2 Алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей


2.1 Алгоритмы удаления линий. Алгоритм удаления поверхностей с Z-буфером

Применение - векторные устройства. Могут применяться и в растровых для ускорения процесса визуализации, но при этом не используется основное ценное качество растрового дисплея - возможность закраски поверхностей.
Наиболее известный ранний алгоритм - алгоритм Робертса < mirror/_math/algolist.manual.ru/graphics/roberts.php> (1963 г.). Работает с только выпуклыми телами в пространстве объектов. Каждый объект сцены представляется многогранным телом, полученным в результате пересечения плоскостей. Т.е. тело описывается списком граней, состоящих из ребер, которые в свою очередь образованы вершинами.
Вначале из описания каждого тела удаляются нелицевые плоскости, экранированные самим телом. Затем каждое из ребер сравнивается с каждым телом для определения видимости или невидимости. Т.е. объем вычислений растет как квадрат числа объектов в сцене. Наконец вычисляются новые ребра, полученные при протыкании телами друг друга.
Алгоритм удаления поверхностей с Z-буфером предложен Эдом Кэтмулом и представляет собой обобщение буфера кадра. Обычный буфер кадра хранит коды цвета для каждого пиксела в пространстве изображения. Идея алгоритма состоит в том, чтобы для каждого пиксела дополнительно хранить еще и координату Z или глубину. При занесении очередного пиксела в буфер кадра значение его Z-координаты сравнивается с Z-координатой пиксела, который уже находится в буфере. Если Z-координата нового пиксела больше, чем координата старого, т.е. он ближе к наблюдателю, то атрибуты нового пиксела и его Z-координата заносятся в буфер, если нет, то ни чего не делается [11, с. 174].
Этот алгоритм наиболее простой из всех алгоритмов удаления невидимых поверхностей, но требует большого объема памяти. Данные о глубине для реалистичности изображения обычно достаточно иметь с разрядностью порядка 20 бит. В этом случае при изображении нормального телевизионного размера в 768?576 пикселов для хранения Z-координат необходим объем памяти порядка 1 Мбайта. Суммарный объем памяти при 3 байтах для значений RGB составит более 2.3 Мбайта.
Время работы алгоритма не зависит от сложности сцены. Многоугольники, составляющие сцену, могут обрабатываться в произвольном порядке. Для сокращения затрат времени нелицевые многоугольники могут быть удалены. По сути дела алгоритм с Z-буфером - некоторая модификация уже рассмотренного алгоритма заливки многоугольника. Если используется построчный алгоритм заливки, то легко сделать пошаговое вычисление Z-координаты очередного пиксела, дополнительно храня Z-координаты его вершин и вычисляя приращение dz Z-координаты при перемещении вдоль X на dx, равное 1. Если известно уравнение плоскости, в которой лежит обрабат........


Список литературы
1. Альберт Д.И.: Самоучитель Macromedia Flash Professional 8. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/82006/>.- 355 с.
2. Беляева И.Н.: Лабораторный практикум по Adobe Photoshop. - Белгород: ИПК НИУ «БелГУ»", 2012 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/136256/>. - 344 с.
3. Белов С.П.: Инженерная и компьютерная графика. - Белгород: БелГУ, 2006 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/63489/>.
4. Бесчастнов Н.П.: Графика натюрморта. - М.: Владос, 2008 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/8866/>. - 189 с.
5. Васильев П.В.: Компьютерная графика. - Белгород: БелГУ, 2007 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/89630/>. - 455 с.
6. Верстак В.А. 3ds Max 8 на 100%. - СПб.: Питер, 2006 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/63114/>. - 176 с.
7. Волкова Е.В.: Photoshop CS2. - СПб.: Питер, 2006 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/63077/>. - 255 с.
8. Гурский Ю.: Компьютерная графика: Photoshop CS3, CorelDRAW X3, Illustrator CS3 . - СПб.: Питер, 2008 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/75256/>. - 297 с.
9. Голованов Н.Н., Рец. С.В. Матвеев, В.А. Смирнов. Компьютерная геометрия. - М.: Академия, 2006 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/98767/>. - 355 с.
10. Дегтярев В.М.: Компьютерная геометрия и графика. - М.: Академия, 2010 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/130273/>. - 321 с.
11. Дунаев В.В.: Web-графика: нужные программы. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/75697/>. - 287 с.
12. Залогова Л.А. Компьютерная графика. Элективный курс. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/8151/>. - 466 с.
13. Левковец Л.Б. Урок компьютерной графики. CorelDRAW XЗ. - СПб.: Питер, 2006 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/8268/>. - 322 с.
14. Летин А.С. Компьютерная графика . - М.: Форум, 2009 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/10671/>. - 133 с.
15. Местецкий Л.М.: Непрерывная морфология бинарных изображений: фигуры, скелеты, циркуляры. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/114744/>. - 411 с.
16. Прохорский Г.В. Информационные технологии в архитектуре и строительстве. - М.: КНОРУС, 2012 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/13107/>. - 133 с.
17. Рашевская М.А.: Компьютерные технологии в дизайне среды. - М.: ФОРУМ, 2009 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/10675/>. - 355 с.
18. Сиденко Л.А.: Компьютерная графика и геометрическое моделирование. - СПб.: Питер, 2009 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/133760/>. - 266 с.
19. Ташков П.А.: Компьютер. Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2009 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/9255/>. - 577 с.
20. Фисун А.П., Топольский Н.Г., Крюковский А.С.; М-во образования и науки РФ, Гос. ун-т учебно-научно-производственный комплекс, Орловский гос. ун-т: Информатика. - Орел: ГУ-УНПК: ОГУ, 2011 < %D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/134780/>. - 244 с.



Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы

* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.