Описанный подход ориентирован на изображение очень сложных поверхностей, информация о которых представлена только координатами множества точек. Одновременно укажем на его недостатки, а именно: трудоемкость описания объекта, игнорирование падающих теней, преломления и зеркального отражения, относительно большое время счета.
4.2. МЕТОД СКАНИРУЮЩЕЙ СТРОКИ
Метод сканирующей строки ориентирован прежде всего на изображение сцен, скомпонованных из полигональных полейили разрозненных многоугольников. Для таких объектов достигается самая высокая вычислительная эффективность по сравнению с другими методами. Теоретически разработаны [69,144] и практически опробованы методы сканирующей строки для криволинейных поверхностей, однако их вычислительная эффективность сравнима с эффективностью метода трассирования лучей. Описываемый подход целесообразно применять для сцен без преломляющих и зеркально отражающих поверхностей. Изображение теней, как собственных, так и падающих, досп)жимо.
Алгоритмы построчного сканирования делятся на интервальные и поточечные (использующие г-буфер) для плоских элементов объекта и поточечные для криволинейных объектов. Рассмотрим первый из них, как наиболее характерный и эффективный. Сущность интервального метода заключается в проективном отображении линий-краев из трехмерного пространства в линии на двухмерном изображении, построчном определении видимости и вычислении яркости в интервалах, на которые строка изображения разбивается линиями-краями. Изображение прямой линии также является прямой линией [51], поэтому изменение факта видимости того или иного многоугольника может происходить только при переходе сканирующей строки через прямолинейную границу полей на изображении. Если многоугольники могут протыкать друг друга, то изменение видимости и освещенности может происходить не только при пересечении строки с изображениями ребер многоугольников, но и с изображениями-линиями попарного пересечения многоугольников. Уточним, что сканирующей строкой называют текущую строку рецепторов, вдоль которой происходит анализ многоугольников на видимость и соответственно определяется освещенность видимого многоугольника. Освещенность изображения плоских участков объекта есть величина постоянная, поэтому, определив освещенность в одной точке, ее можно распространить на все рецепторы, "видящие" данный плоский участок.
4.2.1. МОДЕЛЬ ОБЪЕКТА ИЗ МНОГОУГОЛЬНИКОВ
Трехмерный объект представляют в виде разрозненных многоугольников, не касающихед и не протыкающих друг друга, и полигональных полей, т.е. множества соприкасающихся без разрывов многоугольников. Случай протыкающихся многоугольников будет рассмотрен отдельно. Поле может быть пространственно замкнутым или открытым. Элементами поля являютсямногоугольники в виде треугольников, четырехугольников и т.д. Поле или сцена из отдельных многоугольников описываются черезкоординаты вершин всех N многоугольников (п=1(1)К), входящих в описание объектов:
где п — текущий номер многоугольника; к — количество вершин в многоугольнике; Тп — матрица вершин п-го многоугольника.