CHƢƠNG 5 : ĐỒ HỌA BA CHIỀU
2. Giới thiệu đồ họa 3 chiều
Các đối tƣợng trong thế giới thực phần lớn là các đối tƣợng 3 chiều còn thiết bị hiển thị chỉ 2 chiều. Do vậy, muốn có hình ảnh 3 chiều ta cần phải giả lập.
Chiến lƣợc cơ bản là chuyển đổi từng bƣớc. Hình ảnh sẽ đƣợc hình thành từ từ, ngày càng chi tiết hơn.
Qui trình hiển thị ảnh 3 chiều nhƣ sau
Biến đổi từ hệ tọa độ đối tƣợng sang hệ tọa độ thế giới thực (Modelling transformation).
Mỗi đối tƣợng đƣợc mô tả trong một hệ tọa độ riêng đƣợc gọi là Hệ tọa độ
đối tƣợng.
Có 2 cách mơ hình hóa đối tƣợng:
- Solid modeling : mô tả các vật thể (kể cả bên trong).
- Boudary representation : chỉ quan tâm đến bề mặt đối tƣợng. Các đối tƣợng có thể đƣợc biểu diễn bằng mơ hình Wire-Frame.
53 Nhận thấy rằng khi biểu diễn đối tƣợng, ta có thể chọn gốc tọa độ và đơn vị đo lƣờng sao cho việc biểu diễn là thuận lợi nhất. Thƣờng thì ngƣời ta chuẩn hóa kích thƣớc của đối tƣợng khi biểu diễn.
Boudary representation cho phép xử lý nhanh cịn silid modeling cho hình ảnh đầy đủ và xác thực hơn.
- Loại bỏ các đối tƣợng khơng nhìn thấy đƣợc (Trivial Rejection). - Loại bỏ các đối tƣợng hoàn tồn khơng thể nhìn thấy trong cảnh.
Thao tác này giúp ta lƣợc bỏ bớt các đối tƣợng không cần thiết do đó giảm chi phí xử lý.
+ Chiếu sáng các đối tƣợng (Illumination):
Gán cho các đối tƣợng màu sắc dựa trên các đặc tính của các chất tạo nên chúng và các nguồn sáng tồn tại trong cảnh.
Có nhiều mơ hình chiếu sáng và tạo bóng : constant-intensity, Interpolate,... + Chuyển từ word space sang eye space (Viewing Transformation).
Thực hiện một phép biến đổi hệ tọa độ để đặt vị trí quan sát (viewing position) về gốc tọa độ và mặt phẳng quan sát (viewing plane) về một vị trí mong ƣớc.
Hình ảnh hiển thị phụ thuộc vào vị trí quan sát và góc nhìn.
Hệ qui chiếu có gốc đặt tại vị trí quan sát và phù hợp với hƣớng nhìn sẽ thuận lợi cho các xử lý thật.
+ Loại bỏ phần nằm ngoài viewing frusturn (Clipping).
Thực hiện việc xén đối tƣợng trong cảnh để cảnh nằm gọn trong một phần khơng gian hình chóp cụt giới hạn vùng quan sát mà ta gọi là viewing frustum. Viewung frustum có trục trùng với tia nhìn, kích thƣớc giới hạn bởi vùng ta muốn quan sát.
+ Chiếu từ eye space xuống screen space (Projection).
Thực hiện việc chiếu cảnh 3 chiều từ không gian quan sát xuống khơng gian màn hình.
Có 2 phƣơng pháp chiếu: - Chiếu song song
54 - Chiếu phối cảnh
- Khi chiếu ta phải tiến hành việc khử mặt khuất để có thể nhận đƣợc hình ảnh trung thực.
Khử mặt khuất cho phép xác định vị trí (x,y) trên màn hình thuộc về đối tƣợng nào trong cảnh.
- Chuyển đối tƣợng sang dạng pixel (Rasterization). - Hiển thị đối tƣợng (Display).