三维图像详解

文章摘要：屏幕上显示的是哪一部分的虚拟世界？在任何时候，屏幕上都只会显示计算机游戏创建的虚拟三维世界的某个微小部分。屏幕上显示的内容由以下几方面综合决定：定义虚拟世界的方式、选择前往的目的地以及视线的方向。无论您去哪里（向前或向后、向上或向下、向左或向右），您周围的虚拟三维世界决定着您从所处的位置朝要前往的方向观看时所能看到的一切。您在各个场景中看到的东西必须是有意义的。如果从相同的距离看一个物体，那么无论方向如何，物体看起来应该是等高的。所有物体的外形和移动方式都应该能让您相信：这个物体的质量始终保持不变，它的硬度不变，柔韧度不变，等等。 编写计算机游戏的程序员花了巨大的心思来定义三维世界，这样您就可

三维图像详解,标签：电子电路基础,模拟电路基础,http://www.88dzw.com

屏幕上显示的是哪一部分的虚拟世界？

在任何时候，屏幕上都只会显示计算机游戏创建的虚拟三维世界的某个微小部分。屏幕上显示的内容由以下几方面综合决定：定义虚拟世界的方式、选择前往的目的地以及视线的方向。无论您去哪里（向前或向后、向上或向下、向左或向右），您周围的虚拟三维世界决定着您从所处的位置朝要前往的方向观看时所能看到的一切。您在各个场景中看到的东西必须是有意义的。如果从相同的距离看一个物体，那么无论方向如何，物体看起来应该是等高的。所有物体的外形和移动方式都应该能让您相信：这个物体的质量始终保持不变，它的硬度不变，柔韧度不变，等等。

编写计算机游戏的程序员花了巨大的心思来定义三维世界，这样您就可以在其中漫步，不会因为遇到什么而产生这样的想法：“在这个世界上不可能发生那样的事！”您最不想见到的莫过于两个能够直接穿过对方的固体。因为那等于是在无情地提醒您，您所看到的一切都是虚构的。

第三个步骤所包含的计算量至少与其他两个步骤相同，并且必须在游戏和视频中实时发生。接下来，我们将多花些时间来了解这个步骤。

如何让图像栩栩如生？

无论虚拟三维世界有多大、多精彩，计算机都只能通过在二维屏幕上绘制像素来描画那个世界。本节将重点介绍如何让屏幕上的内容看起来栩栩如生，尤其将介绍如何尽量让场景看起来接近于现实世界。首先，我们来了解一下如何让单个静态物体看起来栩栩如生。然后，我们再回答针对整个场景的同一问题。最后，我们将介绍计算机该执行哪些操作，才能显示真实图像以真实速度进行运动的全动态场景。

要让物体的形象逼真，图像的许多要素都发挥着重要作用。其中最重要的部分包括：形状、表面特性、光照、透视、景深和抗锯齿。

形状
当我们看窗外时，会看到由各种形状构成的景色，其中的直线和曲线尺寸各异，构成的组合也不尽相同。同样，当我们看计算机显示器上的一个三维图像时，会看到由多种形状组成的图像，尽管大多数形状都是由直线构成的。我们会看到正方形、长方形、平行四边形、圆形和菱形，但看到最多的还是三角形。为了让构建出的图像看似拥有自然的平滑曲线，一些形状必须非常小。要制作复杂的图像（比如人体），可能需要将数千个这样的形状放在一起，构成一个称为线框的结构。此时，这个结构已经具有了成品的大致模样，但下一个主要步骤仍非常重要：必须赋予线框一个表面。

此图显示的是一个手的线框，它由相对较少的多边形（共862个）构成。

可以对线框的轮廓进行加工，使其看起来更自然、更圆滑，但这需要用到更多的多边形（3,444个）。

表面纹理
在现实世界中看到一个表面时，我们可以通过两种主要的方法来获得有关这个表面的信息。我们可以看见它，有时可以从多个角度进行观察；我们还可以触摸它，看看它是硬的还是软的。但对于三维图像而言，我们只能通过观察表面来获得所有可能得到的信息。这些信息可分成三类：

• 颜色：它是什么颜色？整个图像是同一种颜色吗？
• 纹理：表面看起来是平滑的，还是有划痕、突起、凹陷或其他不规则现象？
• 反射率：它能反射多少光线？表面上其他物件的倒影是清晰还是模糊？

要让图像看起来“真实”，办法之一就是在图像的各个不同部分包含大量的上述三种信息。请环顾一下您的四周：您的计算机键盘与桌面在颜色、纹理、反射率方面都存在差异；而桌面的颜色、纹理、反射率又与您手臂的颜色、纹理和反射率存在差异。要生成真实的颜色，计算机必须能够从数百万种不同颜色中选择出适合构成图像的像素使用的颜色，这一点非常重要。纹理的变化来自于为各种表面（从青蛙的皮肤到Jell-o牌果冻，再到存储的应用于表面的“纹理贴图”）建立的数学模型。我们还将各种不可见的性质（软、硬、温暖、寒冷）与特定的颜色、纹理和反射率组合进行关联。只要一个方面出错，真实的感受就会被破坏。

上一页  [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]  下一页