Інтерактивне моделювання форм з використанням функціонально заданих об'єктів

Анотація

Створення цифрових моделей - складне завдання комп'ютерної графіки. Розробники анімацій зазвичай використовують два методи. Моделі виліплюються з традиційного матеріалу, такого як глина або пластилін, а потім моделі оцифровують. Моделі також можна створювати з використанням однієї з декількох комерційних (або призначених для користувача) систем моделювання, таких як MAYA або SoftImage. Оскільки з глини можна виліпити гладкі поверхні та точні деталі, більшість дизайнерів дуже часто використовують цей метод. Було б корисно дати користувачам такі ж можливості, як ліплення з пластиліну або глини, але у віртуальному просторі. Щоб дизайнер міг деформувати заготовку, додати деталі та видалити непотрібні частини. Крім того, віртуальні торгові центри, віртуальні світи, наукова візуалізація, проектування, будівництво і т. д. вимагають величезних витрат на передачу тривимірних геометричних даних по мережі. Для цього потрібно компактний опис тривимірних об'єктів. З урахуванням цих вимог були розроблені методи з такими особливостями. Інноваційний інтерфейс інтерактивного моделювання, що використовує призначення функціональних моделей. Це орієнтація та розташування інструменту для ліплення щодо поверхні. У статті описується інтерактивне моделювання форм деформацій моделей на основі функцій збурення. Такі об'єкти характеризуються високим ступенем гладкості та описуються невеликою кількістю функцій. Їх легко деформувати і створювати форми, схожі на ліплення з пластиліну. Запропонований метод деформації функціонально заданих моделей з швидкою візуалізацією дозволяє забезпечити інтерактивність і реалістичність одержуваних форм. Представлено інтерактивне моделювання деформацій. Описано інтерактивне моделювання геометричних форм, заданих функціями збурення. Запропоновано метод інтерактивного моделювання функціонально заданих об'єктів без попередньої тріангуляції. Це дозволяє точніше створювати тривимірні форми та спрощує систему моделювання. Для цього були розроблені алгоритм знаходження мінімального загального предка для об'єктів, алгоритм додавання об'єкта (збурення) в сцену та алгоритм вибору об'єктів у сцені. Розроблено метод візуального поданння вільних форм і аналітичних збурень для інтерактивного моделювання. Був створений інтерактивний редактор сцен з можливістю збереження результату як у вигляді файлу сцени, так і у вигляді растрового зображення. Було також розширено набір примітивів для побудови сцен і досліджені властивості нових примітивів. При створенні редактора була пророблена робота по оптимізації алгоритму растеризації. Для швидкого рендеринга 3D-моделей використовується метод, адаптований для графічних процесорів. Розглянута наукова задача може використовуватися для полегшення моделювання тривимірних поверхонь з різними типами деформацій, що може бути актуально для вирішення прикладних завдань