Что называется примитивом в компьютерной графике

Обновлено: 06.07.2024

Графические объекты размещаются на плоскости и в пространстве. На плоскости их местоположение определяется прямоугольной двухмерной системой координат, оси которой (x,y) пересекаются в начале системы координат, перпендикулярны друг к другу и имеют определенный единичный размер и направление. В пространстве местоположение графических объектов определяется прямоугольной трехмерной системой координат, оси которой (x,y.z) пересекаются в начале системы координат, перпендикулярны друг к другу и имеют определенный единичный размер и направление. Чаще всего масштаб единичных размеров осей системы координат равен единице, в этом случае единичный элемент системы координат равен квадрату в плоскости или кубу в пространстве. Если масштабы соотношений единичных размеров осей отличны от единицы, то в этом случае единичный элемент системы координат равен прямоугольнику в плоскости или параллелепипеду в пространстве.

В компьютерной технике единичный элемент изображения на плоскости называется пиксел, а единичный элемент в пространстве – воксел.

Таким образом, пиксел может быть квадратом или прямоугольником, а воксел – кубом или параллелепипедом.

Примитиваминазываются такие графические объекты, из которых могут быть составлены более сложные по геометрической форме графические объекты. Например, для прямой линии точка является примитивом, так как прямая линия может быть составлена из точек. Для треугольника (часть плоскости) примитивами будут и точка и прямая линия, так как треугольник можно составить и из точек и из прямых линий. Из треугольников можно сформировать любую кривую поверхность, а из частей кривых поверхностей можно сформировать любой сложности тело, ограниченное этими частями поверхностей.

Таким образом, каждые предыдущие элементы, из которых составляется графический объект, считаются примитивами для этого графического объекта.

Атрибутамиграфических объектов называются описания, характеризующие свойства данного графического объекта.

Например, Окружность А (радиус; координаты центра; цвет). Графический объект окружность имеет атрибуты: величина радиуса в единицах измерения, величины координат размещения центра окружности в единицах измерения (x,y) и номер цвета. Запись атрибутов в скобках: Окружность А (35; 10,15; 63), что означает Окружность А радиусом 35 мм, центр которой расположен в точке с координатами x = 10 мм, y = 15 мм, красного цвета.

Атрибуты могут иметь различные значения и изменяться в ходе преобразований графического объекта.

Часто используемые в геометрическом моделировании графические объекты отнесем к примитивам. Рассмотрим такие геометрические примитивы.

Точка– с математической точки зрения бесконечно малая величина, размещенная в определенном месте пространства. В компьютерной технике физическая величина точки равна размеру пиксела на плоскости или размеру воксела в пространстве.

Линия- с математической точки зрения состоит из бесчисленного числа соприкасающихся друг с другом в определенном направлении точек, бесконечно тонкая и расположена в пространстве по определенному математическому закону.

Если все соседние точки линии связаны друг с другом линейной зависимостью, то такая линия называется прямой.

Если все соседние точки линии связаны друг с другом нелинейной зависимостью, то такая линия называется кривой.

Если при движении по линии от начальной точки в одном направлении мы возвращаемся в начальную точку, то такая линия называется замкнутой, например, окружность, эллипс и т.п.

Если при движении по линии от начальной точки в одном направлении мы не можем попасть в начальную точку, то такая линия называется разомкнутой, например, парабола, гипербола и т.п.

В компьютерной технике физическая толщина линии равна размеру пиксела на плоскости или размеру воксела в пространстве.

Поверхность- с математической точки зрения состоит из бесчисленного числа соприкасающихся друг с другом в произвольных направлениях точек, бесконечно тонкая и расположена в пространстве по определенному математическому закону. Если все соседние точки поверхности связаны друг с другом линейной зависимостью, то такая поверхность называется плоскостью. Если все соседние точки поверхности связаны друг с другом нелинейной зависимостью, то такая поверхность имеет кривизну и называется кривой поверхностью илипросто поверхностью. В данном случае имеется в виду, что плоскость есть частный случай поверхности.

Замкнутая поверхность. Если поверхность пересекать плоскостью во всех возможных направлениях при этом всегда получается замкнутая линия пересечения (линия точки которой принадлежат одновременно плоскости и поверхности).

Например, сферическая, эллиптическая и т.п. поверхности.

Разомкнутая бесконечная поверхность. Если поверхность пересекать плоскостью во всех возможных направлениях и даже в одном случае при этом получается разомкнутая линия.

Например, пересечение двух плоскостей дает бесконечную прямую линию, пересечение параболоидной поверхности плоскостью по оси симметрии дает разомкнутую линию параболу, поэтому и плоскость и параболическая поверхность являются бесконечными поверхностями. Замкнутые поверхности не могут быть бесконечными поверхностями.

Ограниченная поверхность – это выделенная часть поверхности, имеющая ограничения в определенных направлениях. Части поверхности могут быть представлены в виде лежащих на поверхности линий ограничения и точек выбора необходимой вам части поверхности. Например, линия окружности, лежащая на плоскости, и точка выбора, лежащая внутри окружности на плоскости, выделяют часть плоскости – круг. Если мы поставим точку выбора вне окружности, то мы получим плоскость, в которой вырезано круглое отверстие. В компьютерной технике физическая толщина поверхности равна размеру пиксела на плоскости или размеру воксела в пространстве.

Реальные графические объекты всегда имеют конечный размер, поэтому графический объект занимает определенную часть пространства, которое ограничено замкнутой поверхностью, состоящей из одной или множества частей поверхностей, пересекающихся друг с другом. Для определения, какая часть пространства принадлежит данному графическому объекту, внутри него должна находится точка выбора, от которой можно дойти до любой ограничивающей данный графический объект поверхности.

Тема 2 - Геометрическое моделирование

Геометрическое моделирование – это процесс создания графических объектов.

Геометрическая модель – модель графического объекта, отражающая геометрические свойства объекта–оригинала. Модель всегда является упрощением оригинала и обычно тем или иным искажением его. Она может быть представлена как самостоятельное физическое изделие или быть составлена из элементов сложной моделирующей установки (мозга или компьютера, то есть мы можем формировать графический объект в мыслях, запоминать и записывать его ручными способами или с применением компьютера).

Задачами геометрического моделированияявляются:

- создание моделей графических объектов,

- размещение моделей графических объектов в сцене (ограниченная пространственная прямоугольная система координат),

- организация движений графических объектов (анимация),

- представление изображений графических объектов на моно и стереоэкранах (визуализация),

- формирование чертежной документации,

- создание слайдов и видеофильмов.

Эти задачи решаются в системах автоматизированного проектирования (САПР), системах связи, геоинформационных системах (ГИС), при моделировании атмосферных и водных процессов, во всевозможных тренажерах, играх, художественном дизайне, кино и телевидении и во многих других областях, где используется современная компьютерная техника.

Технология геометрического моделирования

Геометрическое моделирование на компьютере исследуемых конструкций и процессов представляет собой сложный алгоритмический процесс, включающий в себя:

- выбор или разработку математической модели описания геометрических объектов;

- размещение геометрических объектов в сцене с учетом ориентации;

- описания динамики объектов;

- перевод математической модели в машинную модель в форматах, минимизирующих вычислительный процесс обработки модели;

- преобразование математической и машинной моделей;

- визуализация машинной модели.

Для ввода и коррекции геометрической информации создаются графические редакторы.

Графические редакторы содержат библиотеки геометрических примитивов, такие как точка, линия, плоскость, поверхность, простейшие геометрические тела (куб, параллелепипед, сфера, цилиндр, конус, тор и их модификации).

Начиная работать в редакторах, новички могут столкнуться с таким понятием, как “графический примитив”. Для работы знания в этой области будут очень полезны. Что такое графический примитив и как он используется? Так называют простой или низкоуровневый объект, а также элементарную операцию. С их помощью можно построить более сложные объекты и осуществлять операции более высокого уровня. Примитивы в графическом редакторе — это базовые элементы, такие как линии, кривые и полигоны, которые могут быть объединены для создания более сложных графических изображений. В программировании это основные операции, поддерживаемые языком программирования. Для создания любого чертежа в компьютере такие графические примитивы - это то, что образует часть программного обеспечения.

Использование примитивов в редакторах

Графика в общем смысле состоит из трех основных элементов, в отличие от большого разнообразия графических приложений: пикселя, линии и полигона. Основная из этих элементарных структур — пиксель. Графические примитивы в графическом редакторе представляют собой простой объект, необходимый для создания или построения сложных изображений. Графика в программах для создания векторных изображений построена на таких элементах, как точка, линия и состоящие из них простые фигуры. Это круг, треугольник и квадрат, которые также можно назвать полигонами. Поэтому чаще всего при работе в графическом редакторе примитивами называются именно эти простые фигуры. Для растровой графики таким элементом будет пиксель.

Что такое пиксель?

Пиксель — это графический примитив, который является точкой света. Это всего лишь одна маленькая точка, часть растрового изображения. Хотя он не имеет структуры, но, безусловно, является строительным блоком. Следовательно, пиксель — графический примитив. Разрешение ЭЛТ-мониторов связано с размером этой точки и ее диаметром, которое может меняться. Отношение расстояния между центрами двух соседних горизонтальных пикселей к расстоянию между вертикальными называется соотношением пикселей. Оно должно учитываться в алгоритмах, генерирующих изображения.

Дисплейный файл и кадровый буфер

Графическим примитивом является также программное обеспечение, при помощи которого на экран выводится определенное изображение. Один из них — дисплейный файл. Он является массивом некоррелированных данных или набором команд, которые необходимы для правильной отрисовки изображения на экране. Массивы заполняются из данных списка, хранящегося в памяти. В результате их обработки на ЭЛТ-мониторе создается картинка, состоящая из пикселей разного цвета. Кадровым буфером называют устройство для хранения и вывода видео на экран. Обычно это устройство или вид памяти, которое хранит несколько кадров видеоизображения. Изображение находится в памяти в виде массива данных, где записаны последовательные цветовые значения каждого пикселя.

Управление дисплеем и дисплейный процессор

Система управления дисплеем позволяет управлять видом изображения на экране и помогает пользователю просматривать его под желаемым углом или менять размер, уменьшая и увеличивая его. Дисплейный процессор в это время прочитывает данные из буфера и преобразовывает их в картинку. Он может повторять это действие около 30 раз в секунду, чтобы сохранять изображение на экране. Для обновления изображения нужно изменить содержимое буфера.

Графические редакторы

Графическое программное обеспечение — это программа или набор программ, которые позволяют управлять визуальными изображениями в компьютерной системе. Существует два типа графики, а именно растровая и векторная.

Растровая графика, или растровое изображение — это структура данных с точечной матрицей, представляющая в целом прямоугольную сетку пикселей.

Векторная графика использует геометрические примитивы. Что такое графический примитив в векторной графике, уже говорилось выше. Это точки, линии, кривые и многоугольники (или полигоны) или векторные изображения. Такие фигуры основаны на математических выражениях, для представления изображений в компьютерной графике. Конвертировать векторную графику в растровую довольно просто, но из растровой в векторную гораздо сложнее. Некоторые программы пытаются это сделать. В дополнение к статической графике, есть анимация и программное обеспечение для редактирования видео. Компьютерная графика также может использоваться другим программным обеспечением для редактирования, таким как Adobe Photoshop, Pizap, Microsoft Publisher, Picasa и т. д. Еще один вариант — это программы для анимации, и видеоредакторы, такое как Windows Movie Maker.

Точки и линии в графике

Теперь, когда стало немного понятнее, что такое графический примитив, внимательнее рассмотрим каждый из них. Начнем с точек и линий. Точки используются во всей графике как строительные блоки для более сложных фигур. Например, треугольники созданы при помощи трех точек, соединенных между собой. Другим фундаментальным геометрическим объектом в 2D-графике является линия. Для создания прямой линии нужны две точки.

Линия как примитив

Графическими примитивами являются также и линии, особенно прямые. Каждая из них представляют собой основной строительный блок для линейных графиков, столбчатых и круговых диаграмм, двух- и трехмерных графиков математических функций, инженерных чертежей и архитектурных планов. В компьютерной графике прямая линия настолько проста, что сложно не считать ее изображение графическим примитивом. Прямые линии в программировании могут быть разработаны двумя различными способами. Первый вариант называется структурным методом. Он определяет, какие пиксели должны быть установлены перед рисованием линии. Второй вариант — условный метод, который учитывает определенные условия, чтобы найти нужные пиксели.

Генерация линий

Для того чтобы понять, что такое графический примитив, нужно разобраться, как он создается. В математике и информатике существуют специальные алгоритмы, которые являются пошаговой инструкцией для выполнения расчетов. Алгоритмы созданы для расчета, обработки данных и их автоматизированного анализа. Для того чтобы нарисовать линии на экране компьютера, используется так называемый алгоритм Брезенхэма. Он определяет, как лучше всего построить линию, и формирует оптимальный вариант создания прямой линии между двумя заданными точками, закрашивая определенные пиксели на мониторе.

Алгоритм был разработан еще в 1962 году и до сих пор актуален. Он использует только целочисленное сложение, вычитание и смещение битов, когда цифры перемещаются или сдвигаются влево или вправо. Все они являются очень дешевыми операциями в стандартных компьютерных архитектурах. Это один из самых ранних алгоритмов, разработанных в области компьютерной графики. Незначительное расширение исходного алгоритма также касается рисования кругов.

Цифровой дифференциальный анализатор

Другой алгоритм - цифровой дифференциальный анализатор - представляет собой алгоритм генерации отрезка, основанный на вычислении либо dy, либо dx. Для этого нужно спроецировать линию на единичные интервалы в одной координате и определить соответствующие значения целого числа, ближайшие к пути линии, для другой координаты. Алгоритм принимает в качестве входных данных две позиции пикселей на концах отрезка. Горизонтальные и вертикальные различия между позициями конечных точек назначаются параметрам dx и dy. Разница с большей величиной определяет приращение шагов параметра. Начиная с положения пикселя определяется смещение, необходимое на каждом шаге, для создания следующего положения пикселя вдоль линии.

Полигоны или многоугольники

Примитивами в векторном графическом редакторе являются полигоны, или многоугольники. Это замкнутая область изображения, ограниченная прямыми или изогнутыми линиями и заполненная одним сплошным цветом. Примитивами в графическом редакторе называются двумерные фигуры, поэтому многоугольник представляет собой замкнутую плоскую фигуру. Полигон является важным графическим примитивом. С ним обращаются как с единым целым, так как изображения объектов из реального мира состоят по большей из части многоугольников.

Полигоны, или многоугольники, используются в компьютерной графике для создания изображений, которые выглядят трехмерными. Обычно треугольные полигоны применяют при моделировании поверхности объекта, выбирая вершины и визуализируя объект как модели из проволоки. Это быстрее для создания объемного изображения, чем проработка теней. Также использование полигонов является одним из этапов в процессе проектирования компьютерной анимации.

Заполнение полигонов

Заполнение многоугольников необходимо для того, чтобы рассмотреть всю область при отрисовке изображения. Если он не заполнен, будут отрисованы только точки по периметру полигона, а внутренняя часть останется пустой. При заполнении полигона учитывается его внутренняя часть. Все пиксели в границах полигона заливаются заданным цветом или узором. Чтобы определить, какие пиксели находятся внутри полигона, а какой находится снаружи, используются различные алгоритмы.

Графический примитив - простейший геометрический объект, отображаемый на экране дисплея или на рабочем поле графопостроителя: точка, отрезок прямой, дуга окружности или эллипса, прямоугольник и т.п.

Система координат — комплекс определений, реализующий метод координат, то есть способ определять положение и перемещение точки или тела с помощью чисел или других символов. Совокупность чисел, определяющих положение конкретной точки, называется координатами этой точки

Новые вопросы в Информатика

Кирилл шифрует английские слова, записывая вместо каждой буквы её номер в алфавите (без пробелов). Номера букв даны в таблице: А 1 K 11 U 21 B 2 L 12 … V 22 C 3 M 13 W 23 D 4 N 14 X 24 E 5 O 15 Y 25 F 6 P 16 Z 26 G 7 Q 17 H 8 R 18 I 9 S 19 J 10 T 20 Некоторые шифровки можно расшифровать не одним способом. Например, 16118 может означать «AFAR», может — «РАR», а может — «AFAAH». Даны четыре шифровки: 1234 2013 3120 4321 помогите плиз

Scetch Make программасынын кураторы кандай турлерге болынеды пожалуйста быстрее

1.Текст романа А.С. Пушкина «Евгений Онегин» занимает 187 страниц, на каждой странице напечатано в среднем 885 символов. Оцените информационный объем … этого текта (в Кбайтах), если он записан в 16-битной кодировке: Всего символов: Объём в байтах: Объём в Кбайтах:

чим відрізняються ключові слова від пошукового запиту? Поясни відповідь?

программирование паскаль помогите пожалуйста Введите с клавиатуры вещественное число. Выведите на экран (3 знака после запятой): модуль числа, квадрат … числа, умноженное на Пи число, арктангенс числа, тангенс числа.

Графические объекты размещаются на плоскости и в пространстве.

На плоскости местоположение графических объектов определяется прямоугольной двухмерной системой координат. Оси (x, y),

пересекающиеся в начале двухмерной системы координат, перпендикулярны, имеют единичный размер и определенное направление.

В пространстве местоположение графических объектов определяется прямоугольной трехмерной системой координат. Оси (x,y, z) пересекающиеся в начале трехмерной системы координат,

перпендикулярны, имеют единичный размер и определенное на-

правление. Чаще всего масштаб единичных размеров осей систем координат равен единице. В этом случае единичный элемент систем координат равен квадрату в плоскости и кубу в пространстве. Если масштабы соотношений единичных размеров осей систем координат отличаются от единицы, то в этом случае их единичный элемент равен прямоугольнику в плоскости и параллелепипеду в пространстве.

В компьютерной технике единичный элемент изображения на

плоскости называется пиксел, а единичный элемент изображения

в пространстве — воксел. Таким образом, пиксел может представлять собой квадрат или прямоугольник, а воксел — куб или параллелепипед.

Примитивами называются графические объекты, из которых

можно составить более сложные по геометрической форме графические объекты.

Например, для прямой линии примитивом является точка, так

как прямая линия может быть составлена из точек. Для треугольника (т. е. части плоскости) примитивами являются и точка, и

прямая линия, так как треугольник можно составить и из точек, и

из прямых линий. Из треугольников можно сформировать любую

кривую поверхность, а из частей кривых поверхностей — тело

любой сложности, ограниченное этими частями поверхностей.

Таким образом, элементы, из которых составляется графический

объект, считаются примитивами для этого объекта.

Атрибутами графического объекта называются описания, характеризующие свойства данного объекта.

Например, графический объект

Окружность А имеет следующие атрибуты: значение радиуса в единицах измерения, значения координат размещения центра окружности в единицах измерения ( x, y) и номер цвета.

Атрибуты указываются в скобках после названия графического

объекта. Например, запись

Окружность А (35; 10,15; 63) определяет окружность А

радиусом 35 мм, центр которой расположен в точке с координатами

x = 10 мм, y = 15 мм, красного цвета.

Атрибуты могут иметь различные значения и изменяться в ходе

преобразований графического объекта.

Рассмотрим часто используемые в геометрическом моделировании графические объекты, которые также можно отнести к геометрическим примитивам.

Точка — это бесконечно малая величина, размещенная в определенном месте пространства. В компьютерной технике физическая величина точки равна размеру пиксела на плоскости или воксела в пространстве.

Линия — это множество соприкасающихся друг с другом в определенном направлении точек. Она бесконечно тонкая и располагается в пространстве по определенному математическому закону.

Линия, все соседние точки которой связаны между собой линейной зависимостью, называется прямой.

Линия, все соседние точки которой связаны между собой нелинейной зависимостью, называется кривой.

Линия, при движении которой в одном направлении происходит возврат в начальную точку, называется замкнутой (например, окружность, эллипс и т. п.). Линия, при движении по которой в одном направлении невозможен возврат в начальную точку, называется разомкнутой

(например, парабола, гипербола и т. п.).

Поверхность — это множество соприкасающихся друг с другом в произвольных направлениях точек, она бесконечно тонкая и располагается в пространстве по определенному математическому закону.

Поверхность, все соседние точки которой связаны между собой линейной зависимостью, называется плоскостью.

Поверхность, все соседние точки которой связаны между собой нелинейной зависимостью, т. е. имеющая кривизну, называется кривой поверхностью,

или просто поверхностью. Следовательно, плоскость представляет собой частный вариант поверхности.

Поверхность, линия пересечения которой плоскостью во всех возможных направлениях (т. е. линией, точки которой принадлежат одновременно плоскости и поверхности), является замкнутой, также называется замкнутой (например, поверхность сферическая, эллиптическая и т. п.). Если хотя бы одна из линий пересечения поверхности плоскостью во всех возможных направлениях является разомкнутой, то такая поверхность называется бесконечной разомкнутой. Например, линия пересечения двух плоскостей — бесконечная прямая, линия пересечения параболоидной поверхности плоско-стью по оси симметрии — разомкнутая парабола, следовательно, и плоскость, и параболическая поверхность являются бесконечными поверхностями.

Замкнутые поверхности не могут быть бесконечными.

Выделенная часть поверхности, имеющая ограничения в определенных направлениях, называется ограниченной.

При этом части поверхности можно представить в виде расположенных на

поверхности линий ограничения и точек выбора требуемой части

Например, линия окружности, расположенная на плоскости, и

точка выбора, находящаяся внутри этой окружности, выделяют

часть плоскости — круг. Точка выбора, расположенная вне данной окружности, определяет плоскость, в которой вырезано круглое отверстие.

Реальный графический объект всегда имеет конечный размер,

а следовательно, занимает определенную часть пространства, ограниченного замкнутой поверхностью, состоящей из одной или множества ее частей, пересекающихся друг с другом. Для определения части пространства, принадлежащей данному графическому объекту, служит точка выбора, находящаяся внутри этого объекта, от которой можно найти любую ограничивающую данный объект поверхность.

Под геометрическими примитивами понимают тот базовый набор геометрических фигур, который лежит в основе всех графических построений, причем эти фигуры должны образовывать " базис " в том смысле, что ни один из этих объектов нельзя построить через другие. Однако вопрос о том, что включать в набор геометрических примитивов, нельзя считать окончательно решенным в компьютерной графике. Например, количество примитивов можно свести к некоему минимуму, без которого нельзя обойтись, и этот минимум сводится к аппаратно реализованным графическим объектам. В этом случае базисный набор ограничивается отрезком, многоугольником и набором литер (символов).

Другая точка зрения состоит в том, что в набор примитивов необходимо включить гладкие кривые различного рода (окружности, эллипсы, кривые Безье ), некоторые классы поверхностей и даже сплошные геометрические тела. В качестве трехмерных геометрических примитивов в таком случае предлагаются пространственные кривые, параллелепипеды, пирамиды, эллипсоиды. Но если такой расширенный набор примитивов связан с аппаратной реализацией, то возникает проблема перенесения программных приложений с одного компьютера на другой, поскольку такая аппаратная поддержка существует далеко не на всех графических станциях. Кроме того, при создании трехмерных геометрических примитивов программисты сталкиваются с проблемой их математического описания, а также разработки методов манипулирования такими объектами, поскольку те типы объектов, которые не попали в список базовых, надо уметь приближать с помощью этих примитивов.

Во многих случаях для аппроксимации сложных поверхностей используются многогранники, но форма граней может быть различной. Пространственный многоугольник с числом вершин больше трех не всегда бывает плоским, а в этом случае алгоритмы изображения многогранников могут привести к некорректному результату. Поэтому программист должен сам позаботиться о том, чтобы многогранник был описан правильно. В этом случае оптимальным выходом из положения является использование треугольников, поскольку треугольник всегда является плоским. В современной графике это, пожалуй, самый распространенный подход.

Но существует и альтернативное направление, которое называется конструктивной геометрией тел. В системах, использующих этот подход, объекты строятся из объемных примитивов с использованием теоретико- множественных операций ( объединение , пересечение ).

Любая графическая библиотека определяет свой набор примитивов. Так, например, широко распространенная интерактивная система трехмерной графики OpenGL включает в список своих примитивов точки (вершины), отрезки, ломаные, многоугольники (среди которых особо выделяются треугольники и четырехугольники), полосы (группы треугольников или четырехугольников с общими вершинами) и шрифты. Кроме того, в нее входят и некоторые геометрические тела: сфера, цилиндр, конус и др.

Понятно, что для изображения таких примитивов должны быть разработаны эффективные и надежные алгоритмы, поскольку они являются конструктивными элементами. Исторически сложилось так, что первые дисплеи были векторными, поэтому базовым примитивом был отрезок . Но, как уже было отмечено в первой главе нашего курса, самая первая интерактивная программа Sketchpad А.Сазерленда в качестве одного из примитивов имела прямоугольник , после чего этот объект уже традиционно входил в различные графические библиотеки.

Здесь мы рассмотрим такие примитивы, как вершина, отрезок, воксель и модели, строящиеся на их основе, а также функциональные модели.

Полигональные модели

Для этих пространственных моделей используются в качестве примитивов вершины (точки в пространстве), отрезки прямых (векторы), из которых строятся полилинии, полигоны и полигональные поверхности. Главным элементом описания является вершина, все остальные являются производными. В трехмерной декартовой системе координаты вершины определяются своими координатами (x,y,z), линия задается двумя вершинами, полилиния представляет собой незамкнутую ломаную линию, полигон - замкнутую ломаную линию. Полигон моделирует плоский объект и может описывать плоскую грань объемного объекта. Несколько граней составляют этот объект в виде полигональной поверхности - многогранник или незамкнутую поверхность ("полигональная сетка").

В современной компьютерной графике векторно-полигональная модель является наиболее распространенной. Она применяется в системах автоматизированного проектирования, компьютерных играх, тренажерах, ГИС, САПР и т. д. Достоинства этой модели заключаются в следующем:

Удобство масштабирования объектов.
Небольшой объем данных для описания простых поверхностей.
Аппаратная поддержка многих операций.

К числу недостатков полигональных моделей можно отнести то, что алгоритмы визуализации выполнения топологических операций (например, построение сечений) довольно сложны. Кроме того, аппроксимация плоскими гранями приводит к значительной погрешности, особенно при моделировании поверхностей сложной формы.

Воксельные модели

Воксельная модель - это представление объектов в виде трехмерного массива объемных (кубических) элементов. Само название "воксель" составлено из двух слов: volume element. Так же как и пиксель, воксель имеет свои атрибуты (цвет, прозрачность и т. п.). Полная прозрачность вокселя означает пустоту в соответствующей точке объема. Чем больше вокселей в определенном объеме и меньше их размер, тем точнее моделируются трехмерные объекты.

Читайте также: