Куб с тенью: Как нарисовать куб?
- КАК НАРИСОВАТЬ КУБ? ФРОНТАЛЬНАЯ ПЕРСПЕКТИВА. ЧАСТЬ I | Красный Человек
- КАК НАУЧИТЬСЯ РИСОВАТЬ КУБ — Блог о рисовании и уроках фотошопа
- Читать «Четвертое измерение. Является ли наш мир тенью другой Вселенной?» — Ибаньес Рауль — Страница 23
- Тема урока: «Трехмерные фигуры»
- Гамлет. Коллаж, отзывы на спектакль, постановка Театр Наций – Афиша-Театры
- Что такое теневые камни в 8-м сезоне Fortnite
- [Распродажа] Магнитный кубик QiYi XMD 6x6x6 — Shadow M
- 4D Hyper Cube Shadow (BZ3L73XLC) от mctrivia
- Мягкая двусторонняя фильтрация объемных теней с использованием кубических карт теней
- Люстры-кубы покрывают комнаты изысканными геометрическими тенями
КАК НАРИСОВАТЬ КУБ? ФРОНТАЛЬНАЯ ПЕРСПЕКТИВА. ЧАСТЬ I | Красный Человек
Привет! Если Вы только начали рисовать и не знаете с чего начать, то советую ознакомиться с этим материалом. Перспектива это важная тема для художника, архитектора и содержит основную логику построения любого рисунка. Без перспективы рисунок скорее всего получится искаженным и неправильным, ввиду отсутствия оптических приемов, что делает любой рисунок реалистичным. Поэтому это важно принять во внимание.Перспектива – это наиболее убедительное изображение объекта, зависящее от его положения в пространстве относительно наблюдателя. Есть несколько видов линейной перспективы: фронтальная перспектива и угловая перспектива. Предлагаю приступить к поэтапному разбору фронтальной перспективы.
Фронтальная перспектива – это значит объект повернут к нам лицевой стороной. Будем рисовать куб. Для начала проведем прямую линию. Это будет линией горизонта. Это условная линия нашего взгляда, которая показывает на то, куда мы смотрим. Обычно линия горизонта находится по центру, а выше или ниже она может исходя из того с какой высоты мы смотрим на объект. Нарисуем линию горизонта и точку исхода, в которую будут сходить все линии при построении куба, а вместе с этим положим основание его желательно так, как на фотографии. Будет куб выше или ниже относительно линии горизонта зависит видимость его верхней грани и нижней. Будьте внимательны на этом этапе!
Затем проведем две линии от А к точке исхода. Сразу наметим угол, как на картинке и поделим на три равные части. Это нам понадобиться на следующем этапе.
Справившись с этим Вы с легкостью построите куб до конца. Хотите понять для чего мы рисовали эту разметку? Это нужно для построения куба, а никакой другой геометрической фигуры. Путем опытов люди еще в давности пришли к выводу, что 1/3 это идеальная пропорция для того, чтобы начертить квадрат. Теперь нужно провести прямую из угла А через отметку в 1/3 и до самого пересечения с линией. Так мы найдем точку начала невидимой стороны квадрата. Проводим линию параллельную видимому основанию A и квадрат готов!
Затем нам нужно провести от всех углов квадрата четыре перпендикулярные прямые к линии горизонта. Нужно отмерить линию А карандашом и проложив расстояние на передних перпендикулярах поставить две точки и соединив их прямой получаем переднюю сторону куба. Далее от этих точек снова проводим две прямые до точки исхода. Это будет в будущем верхняя сторона куба. Помним, что есть еще и две оставшиеся перпендикуляры, сейчас используем и их. Далее надо отметить точки пересечения с последними перпендикулярами и обозначенными прямыми. На фотографии я отметил это крестиками. Осталось провести прямую между точками и очертания куба готовы.
Готово! Осталось стереть лишнее и выделить жирным видимое в этом кубе. Напоследок хочу Вам сказать, что тема перспективы очень важна и без нее, как и без других знаний у Вас не получится построить портрет и многое другое. Увидимся скоро в новом уроке!
КАК НАУЧИТЬСЯ РИСОВАТЬ КУБ — Блог о рисовании и уроках фотошопа
Уроки рисования для начинающих в школе
New Art Intention.«Как научиться рисовать карандашом и красками?», «Я смогу научиться рисовать?», «С чего начинать, для того чтобы рисовать хорошо?»… Эти вопросы — первое, что слышат преподаватели в нашей художественной школе New Art Intention.
Начинающий рисовать, (особенно это подмечено у взрослых), впервые увлекшись рисунком карандашом, обычно начинает рисовать своих знакомых.
Стараясь в рисунке максимально передать сходство, он пытается научиться рисовать карандашом людей с наиболее «удобной», с его точки зрения, стороны — в профиль, или рисует с фотографии. Но сравнивая свои рисунки с работами профессиональных художников, он замечает, что его творчество очень мало похоже на реальных людей. В нем нет присущей натуре объемности, и поэтому нет той убедительности, которая характерна для произведений мастеров.
Натура трехмерная, а изображение выполняется на плоскости. Тем не менее художник создает подобие предметов, подобие реальной формы, подобие пространства.
Первое, с чем сталкивается начинающий художник, приступая к рисунку с натуры, это необходимость научиться сравнивать реальный трехмерный предмет с его изображением на плоском листе бумаги.
Лучший способ при начальном обучении, позволяющей добиться точной передачи натуры, заключается в том, чтобы попытаться с помощью воображения представить лист бумаги неким пространством, подобным тому, которое мы видим в натуре. В таком воображаемом пространстве он и должен рисовать предметы. Но чтобы научиться воссоздавать, это своего рода «окно», очень важно научиться видеть целостно, потому что, если художник часть бумажного листа будет воспринимать как бумагу, а часть как пространство, ему не удастся правильно воспроизвести реальную форму предмета.
Как известно, наш глаз видит натуру двухмерную. Только на близком расстоянии два глаза человека начинают воспринимать объем формы, но уже на расстоянии четырех — пяти метров человек фактически видит как бы плоский силуэт. Однако в быту мы никогда не замечаем подобной условности, поскольку глазу сообщается наше практическое знание того, что все предметы расположены в пространстве и обладают объемом. Но когда человек путем рисования пытается передать трехмерную форму, плоскостность его видения дает о себе знать. Начинающим рисовать часто удаются копии рисунков; плоскостное видение помогает им здесь вести сравнение с плоской натурой и, значит, рисовать. Для того же что бы научиться рисовать натюрморт, пейзаж или портрет, т.е. любой реальный предмет, нужно научиться рисовать его трехмерную форму, научиться передавать и ставить трехмерную форму в формат холста. Чтобы справиться с этой задачей и научиться рисовать, необходимо на уроках рисования искать практический путь изображения формы в воображаемом пространстве холста.
Рассматривая окружающие нас предметы, мы обычно удивляемся многообразию поверхностей, которые образуют их форму. Но, анализируя сложный по форме предмет, нетрудно обнаружить в нем своеобразное сочетание простейших форм. Например, кувшин можно рассматривать как соединение шара и цилиндра, вазу – как сочетание двух конусов и цилиндра и т.д. Подобное упрощение позволяет легче разобраться в характере устройства формы и дает возможность быстрее ее нарисовать. Наконец, подобный подход ускоряет для начинающих рисовать переход от простых, начальных рисунков к изображению более сложной формы. Умение рисовать простейшие геометрические тела открывают начинающим дорогу к передаче самых сложных предметов. Поэтому после первых уроков рисования по постановке руки и первого знакомства с началами рисунка необходимо переходить к изучению метода рисования реальной формы простейших геометрических тел.
Если до сих пор вы рисовали плоские предметы, обладавшие незначительным объемом, то теперь задача на следующих уроках рисования существенно усложняется. Рисовальщику предстоит передавать не только протяженность предмета в глубину, но и объем. Посмотрите, например, на куб, изображению которого и будет посвящен этот урок рисования для начинающих. Его форма образуется квадратами граней, сходящихся под прямыми углами друг к другу. Ребра граней соответственно также сходятся под прямыми углами. Разобравшись в строении этой несложной формы, можно попробовать перейти к рисунку.
Мы видим куб с одной стороны, и потому невольно возникает вопрос, не начать ли его именно так и рисовать. Но попытка нарисовать только видимые грани сразу наглядно покажет художнику, что рисунок получается совсем неубедительным. А дело в том, что он рисует только видимую часть формы, не воссоздав на бумаге ее действительное строение, или, иначе говоря, ее конструкцию. Что же будет составлять конструкцию в кубе? Очевидно, границы граней, которые определяют основные особенности формы, точнее сказать, места пересечения граней, образующие ребра куба. Тем самым ребра представляют как бы основу всей конструкции куба, и потому именно с них начинается рисунок его формы. Итак, правильно располагая предметы в пространстве полотна, необходимо запомнить, что границы внешней формы любого предмета должны определять конструкцию самого предмета. Продолжим наш урок.
Рисуем каркас куба.
Поскольку начинающему рисовать еще не приходилось изображать предметы, имеющие определенно выраженный объем, то перед рисунком куба целесообразно представить рисунок его каркаса. Такой каркас легко сделать самому из проволоки, наглядно воссоздав ребра куба. Рисуя каркас, художник познакомится не только с тем, как следует строить объемную форму. Он ясно представит себе конструкцию куба и сможет точнее ее нарисовать. На уроках рисования в художественной школе New Art Intention мы не используем проволочный каркас, видение объема достигается другим методом, но для индивидуальных уроков рисования по самообучению основ рисунка этот способ очень действенен.
Рисунок каркаса куба начинается с того, что каркас ставится на стол, лучше всего под углом в 45 градусов по отношению к рисовальщику. Для начинающих рисовать рекомендуем использовать ватман формата А3 и карандаш по мягкости, маркируемый ТМ (HB). Итак, художник располагает белым двухмерным листом бумаги, в руках у него карандаш, а перед глазами стол, на котором стоит проволочный каркас. Задача — научиться рисовать карандашом каркас геометрического тела. С чего же начать? Художник не должен перерисовывать линии, или точнее – края, очерчивающие каркас. Такая попытка неизбежно приведет к тому, что он начнет просто копировать контур каркаса, не воссоздавая на бумаге пространственной формы последнего. Сам по себе рисунок каркаса геометрических тел – а на уроках, кроме каркаса куба, также рисуем каркас цилиндра и призмы – может оказать очень ценную помощь в выработке правильного метода работы. Художник практически убедится, что только знание устройства предмета и отображение этого устройства, то есть конструкции формы, позволяет правильно передавать реальный предмет на листе бумаги.
Как дом строится с фундамента, так и любое построение формы реального предмета всегда ведется с основания, поскольку это позволяет точнее передавать форму. Поэтому, проведя горизонтальную по отношению к нижнему краю бумаги линию и поставив на ней точку, соответствующую ближайшему углу каркаса, рисуем ребро основания, идущее от поставленной точки в глубину. Проведя несколько штрихов карандашом и измеряя угол между ребром и горизонтальной линией, отмечаем место ребра. Не переставая уточнять и сравнивать угол, рисующий должен добиться того, чтобы ребро как бы «легло» на стол, и тогда, нажимая на карандаш, пометить эту часть каркаса.
Когда ребро будет найдено, необходимо от той же точки и таким же путем найти второе ребро и затем, отметив размеры сторон каркаса, нарисовать остальные ребра основания. После этого переходим к определению объемов куба. Рисуем, восстанавливая высоты из углов основания и, отмечая на них размеры и соотношения частей каркаса в натуре, определяем верхнюю грань куба точно так же, как и находили его основание. Таким образом, форма каркаса куба будет построена и тем самым окажется решенной его конструкция, что позволяет перейти к изображению формы. На уроках в нашей школе мы также говорим о прямой и обратной перспективе, позволяющие правильно рисовать геометрические тела под конкретные задачи творческого поиска. Теперь мы можем приступать к рисунку куба, но сначала давайте разберемся в новых вопросах, которые возникают по ходу рисунка.
Рисуем куб. Свет и тень.
Посмотрите на окружающие нас предметы. Вы видите их потому, что свет от окна или электрического освещения делает их форму видимой для нашего глаза. Если наглухо завесить окно или выключить свет, то в темноте можно только на ощупь составит себе представление о той или иной форме. Свет, делая видимыми для нас предметы, по-разному освещает части формы. Та часть предмета, которая расположена ближе всего к источнику света, освещается ярче, чем та, которая находится дальше и под углом. Части же формы, совсем не получающие прямых лучей, находятся в тени. На них попадает свет, отраженный от стен или от других предметов. Различно передавая освещенную поверхность предмета, художник получает возможность точно воссоздать видимую нами реальность в рисунке. Поэтому понять и в точности нарисовать, как распределяется свет по форме куба, какие грани кажутся светлее, какие темнее, в нашем рисунке не менее важно, чем верно построить его конструкцию. Только при соблюдении этого условия художнику удастся передать форму модели такой, какой ее видит наш глаз в натуре.
Подобное сочетание в рисунке решения конструкции, своего рода «скелета» формы предмета, и в последствии изображение поверхности формы характерно для реалистического метода рисования. Соответственно и в рисунке куба художник должен начинать с анализа и построения его конструкции, чтобы затем перейти к рисованию видимых особенностей его внешней формы.
Рисовать куб надо карандашом. Фона быть не должно. Размещаем куб по аналогии с только что нарисованным каркасом. Но здесь, кроме самой постановки, следует обратить внимание и на освещение. Освещаем куб с левой стороны так, что бы часть его граней находилась в свету, часть – в тени. Рисунок начинают с определения основания. Прежде всего, намечается, тонко прорисовываясь, проволочный каркас куба, для чего рисующему необходимо представить себе куб прозрачным.
Этот прием позволит точнее нарисовать конструкцию. Когда же конструкция будет построена и художник, сверяя ее с кубом, точно определит и выверит размеры граней, углы, отношения отдельных ребер, можно переходить к рисованию видимой формы модели.
Свет, освещающий куб, падает на его поверхности. Вся форма и каждая отдельная грань освещена неравномерно. В самой темной и самой светлой сторонах куба есть в свою очередь места более светлые (более близкие к источнику света) и более темные (удаленные от него). Анализируя освещение куба, художник увидит, что грань светлеет, соединяясь (пересекаясь) с темной стороной, и наоборот. Все это должно быть тщательно передано в рисунке, если начинающий рисовальщик хочет изобразить предмет точно таким, каким его видит.
Но, разобравшись в тональных особенностях отдельных граней куба, начинающий художник все же не выяснит для себя вопроса, как приступать к рисунку. Если, строя конструкцию куба, он сначала помечал основание, затем строил ребра и находил верхнюю грань, то можно ли и здесь установить подобную последовательность в рисовании, решив в тоне одну грань, а затем постепенно и все остальные? Представьте, что рисовальщик попытается именно так повести работу. Нарисованая одна грань будет котрастно противоречить всему слегка помеченному кубу. Она будет смотреться наклейкой, и в результате разрушит то единое пространство, которое передается на листе бумаги, в котором художник строил свой рисунок. Подобное начало противоречит самому характеру восприятия нашим глазом формы куба.
Попробуйте проследить за тем, как вы смотрите на куб и что именно бросается вам в глаза, прежде всего – детали формы или весь куб на столе. Оказывается, наш взгляд всегда сначала схватывает и фиксирует общую форму любого предмета и лишь, затем переходит к рассматриванию подробностей. И эта особенность человеческого восприятия обусловливает, как вам известно, один из важнейших принципов рисунка – изображение, рисование предмета от общего. Соответственно и в нашем уроке рисования, только наметив общую форму куба, общее освещение, можно переходить к проработке деталей. Нарисовав конструкцию куба, нужно затем перейти к определению общего характера освещения всей его формы. Для этого, сравнивая рисунок с моделью, отмечаем в натуре светлую грань и грань, не получающую прямых лучей света. Последнюю сразу же легко заштриховываем. Когда форма куба будет таким путем намечена, начинаем подробнее анализировать светотень, и отмечаем на модели самое светлое и самое темное место. Более темные грани заштриховываются.
В ходе работы вначале резинкой лучше совсем не пользоваться, стараясь легко рисовать карандашом и лишь постепенно увеличивать силу штриховки. На начальных уроках обучение для начинающих подается таким образом, чтобы вообще не использовать ластик.
Строго следуя настоящему методу, постоянно сравнивая свой рисунок с натурой, каждое уточнение тона граней с общей формой и освещением куба, начинающий художник увидит, что на рисунке станет возникать все более точное и реалистическое изображение модели. Он наглядно убедится в том, что форма куба строится светом и тенью, которые позволяют вылепить и уточнить все его грани.
Таким образом, до сих пор процесс работы над рисунком куба складывался из двух частей. Первую часть урока составляло построение конструкции куба, вторую часть урока рисования – построение светотени, то есть освещения его поверхности. Но коль скоро художник точно передаст все особенности распределения тона по граням куба, и вместе с тем выверит правильность рисунка граней, размеры последних – ему предстоит перейти к заключительному этапу рисования. Стараясь передавать как можно точнее особенности освещения каждой грани, он мог упустить и почти обязательно упустит общее освещение формы. В результате куб получится пестрым из-за неравномерного распределения света. Чтобы восстановить то цельное зрительное впечатление, которое он производит на наш глаз, надо снова сравнить свой рисунок с натурой, но на этот раз не вдаваясь в детальные подробности, а как бы сразу, одним взглядом, стараясь уловить тональное единство в натуре. Соответственно в какие-то части куба надо добавить штриховки карандашом, если они окажутся слишком светлыми, другие, наоборот, — высветлить ластиком, приводя к единству весь рисунок. Это значит рисовать от общего к деталям и от деталей к общему. На этом постулате строится обучение в нашей художественной школе. Надеемся, что вы удовлетворены своим рисунком куба, правильно и в пропорциях «сидящим» в плоскости листа, законченного в объеме света и тени. Так же стал и понятен ответ на вопрос «Как научиться рисовать?».
Читать «Четвертое измерение. Является ли наш мир тенью другой Вселенной?» — Ибаньес Рауль — Страница 23
Эти методы уже были известны и широко использовались в начале XX в. Описывая различные методы визуализации, мы будем опираться на интуицию и, как и в других главах книги, использовать многомерные аналогии.
Гиперкуб и гиперсфера
Гиперкуб, также известный как тессеракт (термин, введенный Чарльзом Хинтоном в книге «Новая эра мысли»), является обобщением куба в четвертом измерении.
Как и в первой главе, предположим, что точка, имеющая нулевую размерность, будет также 0-мерным кубом, то есть кубом в нулевом измерении. Если точка находится на прямой линии (в одномерном пространстве) и перемещается на определенное расстояние по этой прямой, то мы получим отрезок (который будет одномерным кубом). Если точка находилась в начале оси координат и переместилась на единицу вправо, то полученный отрезок будет отрезком [0, 1], другими словами, он состоит из всех точек между 0 и 1 (см. рисунок на странице 106). Если этот отрезок находится на оси X координатной плоскости, то, перемещая его на одну единицу по оси Y, перпендикулярной оси X, мы получим квадрат (двумерный куб) со сторонами 1.
Если мы переместим единичный квадрат на одну единицу в перпендикулярном направлении к плоскости ХУ по оси Z, то мы получим трехмерный куб. Перемещая трехмерный куб в направлении, перпендикулярном к трем остальным, по новой оси, которую мы будем называть W, мы, наконец, получим гиперкуб, или четырехмерный куб.
В нашем пространстве мы не можем визуализировать гиперкуб, поэтому мы будем представлять куб, перемещающийся в перпендикулярном направлении к трехмерному пространству, как показано на с. 106.
* * *
ПОМОГАЮТ ЛИ ТРЕХМЕРНЫЕ ПРОЕКЦИИ ВИЗУАЛИЗИРОВАТЬ ЧЕТВЕРТОЕ ИЗМЕРЕНИЕ?
Многие считают, что невозможно полностью представить четырехмерный объект в трех измерениях, а тем более в двух. Это в некоторой степени правда, хотя, с другой стороны, люди привыкли представлять окружающий мир в двух измерениях с помощью картин, фотографий и кино. Другими словами, мы не подвергаем сомнению достоверность плоских изображений реальности. Более того, для получения информации о реальности эти двумерные изображения иногда просто необходимы, если учитывать изменение ракурсов и моментов времени. Приведем пару несложных примеров. Театр теней, например, несмотря на простоту плоских черных силуэтов, не мешает нам узнавать форму предметов и следить за сюжетом пьесы.
Вторым известным примером является бег лошади. Вплоть до 1870 г. завсегдатаи калифорнийских скачек вели дебаты о том, существует ли такой момент, когда ни одно из копыт лошади не касается земли. Спор был решен после того, как британский фотограф Эдвард Мейбридж (1830–1904) сделал ряд снимков, на которых было видно, что такой момент действительно существует.
Серия фотоснимков Мейбриджа, показывающих движение лошади. В один из моментов копыта лошади не касаются земли.
* * *
Отрезок прямой, квадрат, куб и гиперкуб со стороной 1 в соответствующих пространствах.
Интуитивно понятно, что каждый n-мерный куб, то есть куб в n-м измерении, получается путем перемещения (n — 1) — мерного куба из измерения на единицу меньше в направлении, перпендикулярном к предыдущим. Однако в математических терминах n-мерный куб может быть задан всеми точками в n-мерном пространстве, координаты которых больше 0 и меньше 1, то есть:
Каждый n-мерный куб состоит из элементов меньших размерностей — k-мерных кубов, где 0 <= k <= n. Например, гиперкуб состоит из следующих элементов: точек (вершин или углов), отрезков (ребер), граней (квадратных поверхностей), кубов (кубических граней) и самого гиперкуба. Для того чтобы попытаться понять, что такое гиперкуб, мы начнем с анализа элементов, из которых он состоит, используя следующие рассуждения и аналогии (с помощью рисунка).
Рассмотрим сначала элементы одномерного куба, то есть отрезка прямой линии.
Отрезок состоит из двух вершин и, конечно, самого себя. Теперь, переместив отрезок в перпендикулярном направлении и получив квадрат, мы имеем две начальные вершины и две конечные, следовательно, число вершин при перемещении удвоилось. Таким образом, квадрат имеет 4 вершины, куб — 8, а гиперкуб — 16. Теперь посчитаем ребра квадрата. У нас был начальный отрезок, затем конечный плюс два отрезка, образованные при перемещении каждой вершины, поэтому квадрат имеет 1 + 1 + 2 = 4 ребра. Аналогично куб будет иметь 4 + 4 + 4 = 12 ребер, а гиперкуб — 12 + 12 + 8 = 32 ребра.
Далее мы посчитаем грани. При перемещении квадрата в перпендикулярном направлении у нас получится начальная и конечная грани, плюс каждое ребро при движении образует новую грань, поэтому куб имеет 1 + 1 + 4 = 6 квадратных граней.
Гиперкуб будет иметь 6 + 6 + 12 = 24 квадратные грани. Наконец, при перемещении куба получаются начальный и конечный кубы, плюс каждая грань куба при движении образует новый куб, так что гиперкуб имеет 1 + 1 + 6 = 8 кубических граней. Занесем полученные данные в таблицу.
Гиперсфера является эквивалентом сферы в четвертом измерении. Но чтобы дать определение гиперсферы, мы должны понять, что такое сфера. Сфера образована всеми точками, находящимися на одном и том же расстоянии (радиусе) от данной точки (центра). В терминах аналитической геометрии, если О = (0, 0, 0) — координаты центра, а r — радиус, это можно записать следующей формулой:
Кроме того, сфера является двумерной поверхностью.
* * *
ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕМЕНТОВ N-МЕРНОГО КУБА
С помощью комбинаторики мы можем получить общие формулы для определения количества элементов n-мерного куба. Пусть Е(k,n) обозначает количество k-мерных кубов в n-мерном кубе. Для расчета Е(k,n) мы сначала определим, сколько k-мерных кубов выходит из данной вершины. Если из каждой вершины выходит n ребер, то достаточно посчитать, сколькими способами мы можем выбрать k ребер из n. Это число и будет количеством k-мерных кубов, выходящих из данной вершины. Таким образом, задача свелась к комбинаторике:
где n! является факториалом n, другими словами, n! = n(n — 1)∙(n — 2)…3∙ 2∙1. Так как всего вершин 2n, то общее количество k-мерных кубов равно
Но каждый k-мерный куб имеет 2k вершин. Это значит, что каждый k-мерный куб мы посчитали 2k раз, поэтому мы разделим результат на это число. Получим
В общем случае количество k-мерных кубов считается так
Можно убедиться, что результаты в приведенной выше таблице согласуются с этой формулой.
* * *
В общем случае для любого (n + 1) — мерного пространства соответствующая n-мерная сфера образуется точками (n + 1) — мерного пространства, которые находятся на одинаковом расстоянии от ее центра. Мы имеем следующую формулу:
Тема урока: «Трехмерные фигуры»
Задачи данного урока:
- модификация параметров фильма;
- изучение инструментов Стрелка, Линия, Овал, Прямоугольник, Заливка;
- использование различных способов заливки: от одноцветной до градиента;
- перемещение объектов;
- группировка объектов;
- создание трёхмерной картины с помощью элементарных геометрических фигур.
- сохранение и тестирование результата.
РЕЗУЛЬТАТ
Рисунок 1.
Создание файла
Запустите Macromedia Flash. Обычно при запуске сразу создается новый пустой файл. Если этого не произошло, создайте новый файл вручную.
Подготовительный этап
Как правило, новый файл имеет белый
цвет фона. Если это не так, вызовите диалоговое
окно настройки параметров видеоклипа и, нажав на
кнопку напротив надписи Background color (цвет фона),
выберите белый цвет в появившейся таблице
цветов. Затем нажмите «ОК».
Рисунок 2.
Необходимо также убедиться что у вас включен «магнит» на главной панели (не на панели инструментов!). В большинстве случаев это упрощает рисование и редактирование, так как в этом случае указатель мыши автоматически примагничевается к наиболее важным (с точки зрения Flash) точкам на сцене.
Если главная панель не отображена на экране, то включите её. Посмотрите на панель - магнит должен быть включен:
Рисунок 3.
Рисование шара
Выберите инструмент «Овал».
Выберите стандартные цвета для рисования: чёрные
линии, белая заливка. Нарисуйте круг в
произвольном месте сцены. Благодаря включенному
магниту, Flash будет помогать Вам сделать
действительно ровный круг. Вы получите заготовку
для шара. Если Вам не понравится результат, Вы
можете отменить последнее действие и
попробывать ещё раз.
Рисование тени шара
Для того, чтобы создать контур тени шара, нарисуйте сильно вытянутый овал, небольшой высоты и чуть больше уже нарисованного шара по ширине. Обратите внимание на то, чтобы он не пересёк шар, иначе он нарисуется поверх него, что в данном случае неприемлемо — ведь Вы должны нарисовать тень, которая должна находится позади шара. У Вас должна получиться примерно такая картина:
Рисунок 4.
Совмещение тени и шара
Теперь необходимо поместить шар над его тенью. Для этого сперва нужно его выделить. Выберите инструмент «Стрелка» и дважды щёлкните внутри шара.
Обратите внимание! Одинарный щелчок
мышкой выделит только заливку шара, в то время
как двойной щелчок выделит и заливку и контур.
Выделив шар, перетащите его так, чтобы он оказался над тенью. Для этого «схватите» его, зажав левую кнопку мыши, перетащите на нужное место и отпустите кнопку мыши.
Чтобы снять выделение с шара, щёлкните левой кнопкой мыши в любой пустой участок сцены. В результате должно получиться примерно следующее:
Рисунок 5.
Раскраска шара и его тени
Сейчас шар уже имеет заливку - однородного белого цвета. Разумеется, это выглядит крайне скучно и плоско. Для того чтобы придать шару объём, необходимо разукрасить его при помощи радиального градиента. Выберите инструмент «Заливка», затем нажмите на кнопку выбора цвета заливки и выберите из таблицы красно-чёрный градиент.
Рисунок 6.
Теперь щёлкните мышкой внутри шара — он
окрасится плавным переходом от красного цвета к
чёрному. Такой плавный переход называется
градиентом. Обратите внимание, что центром
градиента является та точка, в которую Вы
щёлкнули мышкой. Пощёлкайте мышкой в различных
точках шара и попытайтесь добиться эффекта того,
что шар освещён со стороны. Иначе говоря, Вам
необходимо добиться такого результата:
Рисунок 7.
Теперь нужно закрасить тень. Выберите тёмно-синий цвет заливки (числовое обозначение #000066) и щёлкните внутри тени.
Группировка
Сейчас шар и его тень являются двумя отдельными объектами. Если Вы выделите шар с помощью инструмента «Стрелка» и попытаетесь передвинуть его, то увидите, что он отделится от тени. Причём в тени останется выемка — дело в том, что когда мы поместили шар над тенью, та часть, которая оказалась под шаром была «съедена».
Если Вы попробовали переместить шар,
отмените свои последние действия, чтобы шар
вернулся на своё место.
Для того чтобы появилась возможность быстро передвигать шар вместе с тенью, необходимо их сгруппировать. Сгруппированные объекты перемещаются все вместе. Кроме того, при помещении группы объектов над каким-либо другим объектом, та его часть, которая окажется закрытой, не будет «съедена».
Рисунок 8.
Для того, чтобы сгруппировать объекты, необходимо сначала их выделить. Выберите инструмент «Стрелка», нажмите левую кнопку мыши в углу сцены и, не отпуская кнопки, проведите прямоугольник таким образом, чтобы он захватил целиком шар и тень, затем отпустите кнопку. При этом оба объекта должны выделиться. Теперь можно их сгруппировать. При этом вокруг шара с тенью должен появиться голубой прямоугольник, что будет говорить о том, что данные объекты представляют теперь группу.
Рисунок 9.
Рисование куба
Теперь нарисуем куб. Для начала опять
поставьте цвета по умолчанию. Затем выберите
инструмент «Прямоугольник» и нарисуйте на
сцене квадрат. Магнит поможет Вам нарисовать его
идеально ровным.
Рисунок 10.
Теперь выберите инструмент «Линия» и проведите линии таким образом, чтобы из квадрата получился куб. Благодаря магниту, Вам будет просто провести строго горизонтальную и вертикальную линии и соединить концы этих линий с углами квадрата.
Рисунок 11.
Тень куба
Теперь с помощью линий нарисуйте тень куба. При этом Вы можете столкнуться с некоторыми трудностями: некоторые линии, которые должны быть строго горизонтальными или вертикальными могут получаться наклонными. Не обращайте на это внимание, рисуйте, как получится: такие дефекты можно легко устранить. Допустим, у Вас получилась такая тень:
Рисунок 12.
Для того чтобы исправить кривизну, выберите
инструмент «Стрелка». Наведите курсор мыши
на тот угол, который необходимо исправить. При
этом курсор должен стать таким, как показано на
рисунке.
Рисунок 13.
Нажмите кнопку мыши и, не отпуская, переместите угол так, чтобы исправить дефект. Когда нужная позиция найдена, отпустите кнопку. Не исключено, что Вам может потребоваться переместить несколько углов для устранения дефекта. В таком случае, сделайте это. В конечном итоге Вы должны получить примерно такой результат:
Рисунок 14.
Раскраска куба и его тени, группировка
Вначале раскрасьте тень. Действовать нужно так же, как и в случае с тенью шара: включите инструмент «Заливка», выберите тёмно-синий цвет заливки (цифровое обозначение #000066) и щёлкните мышкой внутри тени.
Для закраски самого куба выберите
зелёный градиент и раскрасьте переднюю и верхнюю
грани, стараясь выбрать точку как можно ближе к
левому верхнему углу. У вас должно получиться
так:
Рисунок 15.
Правая грань являются теневой, поэтому закрасьте её однородным тёмно-зелёным цветом. Для этого выберите цвет с цифровым обозначением #003300.
Когда раскраска завершена, сгруппируйте куб с тенью. Для этого выберите инструмент «Стрелка» и опоясойте эти объекты прямоугольником. Затем вызовите команду «Группировать». В результате у Вас должна получиться такая картина:
Рисунок 16.
Рисование плоскости
Теперь нужно нарисовать плоскость, на которой стоят шар и куб. Выберите инструмент «Линия» и нарисуйте две горизонтальные линии: в верхней части сцены короткую, а в нижней - длинную. Длинная линия может даже выходить за границы сцены, ничего страшного в этом нет. Когда линии нарисованы, соедините их концы двумя другими линиями.
Теперь выберите инструмент
«Заливка», установите ярко-синий цвет
(например, #0000CC или #0000FF) и щёлкните мышкой внутри
трапеции. У Вас должно получиться примерно так:
Рисунок 17.
Позиционирование объектов
Рисуя объекты, мы почти не обращали внимания на их положение на сцене. Это и понятно: ведь ещё трудно было понять, как их лучше разместить. Теперь, когда картина практически готова, можно расставить объекты так, как больше нравится. Благодаря тому, что шар и куб являются сейчас группами, они будут перетаскиваться вместе со своими тенями и не будут «выедать» куски из синей плоскости.
Выберите инструмент «Стрелка» и начните перетаскивать шар и куб, пока Вам не покажется, что картина выглядит достаточно красиво. При перетаскивании объектов Вам, возможно, будет мешать магнит. В этом случае можно выключить его. Объекты можно расположить, например, так:
Рисунок 18.
Сохранение и тестирование
Теперь, когда рисунок готов, нужно его
сохранить на диск. Вызовите команду сохранения.
При этом появится диалоговое окно, в котором Вам
необходимо выбрать папку, в которую будет
сохранён файл и имя файла. Файлы, которые
содержат редактируемые фильмы Flash, имеют
расширение .FLA.
После того, как файл сохранён, стоит протестировать результат, т.е. посмотреть, как рисунок будет выглядеть не в редакторе, а в Flash-плейере. Вызовите команду тестирования фильма. Разумеется, у Вас пока получился не фильм, а только рисунок, но можно считать его фильмом, состоящим из одного кадра.
При вызове команды тестирования, происходит процесс компиляции: анализируется весь фильм и создаётся файл с расширением .SWF, который содержит ровно столько информации, сколько необходимо для воспроизведения. Именно эти файлы проигрываются Flash-плейером, помещаются на Web-страницы и т.д. Редактировать SWF-файлы нельзя.
Если Вы пожелаете сохранить результат
в виде графического файла одного из популярных
форматов (например, GIF или JPEG), Вам стоит
воспользоваться командой экспорта рисунка.
После вызова этой команды появится диалоговое
окно, предлагающее указать папку, имя и формат
файла. Затем появится окно выбора дополнительных
настроек экспорта. С ними Вам стоит
поэкспериментировать самостоятельно.
Задание
Нарисуйте, используя Macromedia Flash, следующий рисунок:
Рисунок 19.
Гамлет. Коллаж, отзывы на спектакль, постановка Театр Наций – Афиша-Театры
Первая очевидная победа Театра наций на утопическом пути коллекционирования работ лучших режиссеров современности. Някрошюс, Остермайер и Херманис поставили здесь не самые свои выдающиеся спектакли, тогда как мэтр высокотехнологического театра Робер Лепаж, кажется, себя даже превзошел. Все ключевые роли шекспировской трагедии играет единолично Евгений Миронов, помещенный в особым образом запрограммированный куб — плавно вращающийся угол из трех стен-экранов. Неведомые российской сцене технологии превращают этот куб с выдвигающимися блоками, открывающимися дверьми и люками во что угодно — от палаты психиатрической клиники и королевских покоев до душевой кабины и телефонной будки. Миронову помогает каскадер Владимир Малюгин, чье мелькание на втором плане — то спиной, то частью тела — заставляет всякий раз усомниться в законах физики: секунду назад Миронов играл Лаэрта, а вот он уже полуголая Офелия. И еще все персонажи Миронова говорят разными голосами. В общем, чудеса по всем фронтам.
При этом особость спектакля Лепажа, конечно, не в технологии и даже не в решении поместить всю пьесу в плоскость воображения человека в смирительной рубашке. Безусловно, это в общем буквальное воспроизведение забытой концепции «монодрамы» Николая Евреинова, утверждавшего, что всякое сценическое действие есть иллюстрация процессов, происходящих внутри одного человека. Да, само существование актера в предложенных обстоятельствах по своей сложности не имеет аналогов: Миронов скачет из трагического образа в комический, взлетая то и дело на тросах, прыгая в люк и переодеваясь за полсекунды. И само собой, каждая отдельная сцена имеет решение, это не повторяющиеся по рисунку мини-спектакли. Но все это вместе — скелет и мясо — только необходимое условие для характера, для сути. А вся суть — и это ломает всяческие стереотипы — в ненавязчиво звучащей лейтмотивом песне Марианны Фейтфулл «As Tears Go By». Те слезы, что залили сцену в «Гоголь-центре», в Театре наций стали лирическим камертоном, спокойным и добрым.
Действие происходит в 1960-е, и, кажется, просто потому, что это красивая эпоха с ее рок-н-роллом, покорением космоса и безупречным дизайном. Колыбель современности. Гамлет Миронова смотрит по телевизору «Гамлета» Козинцева и восхищается Гамлетом Смокнутовского, говоря как раз о собственном в сравнении с ним «вялодушии». Под стать героям раннего Годара, все персонажи Миронова (кроме, может быть, фееричного Озрика, прыгающего на трапеции) в равной степени искренни и, пропущенные через его человечность, приземленны. Усатый толстяк Полоний бормочет в телефонную трубку наставления сыну и стесняется косноязычия при короле; хромой король же едва сдерживает слезы, не понимая, как ему молиться; Офелия сходит с ума, аккуратно убаюкивая несуществующего ребенка; монолог «Быть или не быть» задумавшийся Гамлет вполголоса обращает к космосу, сидя на вершине утонувшего в темноте куба.
В конечном итоге спектакль получился не про Гамлета — принца датского (чего, кажется, старательно добивались в Театре им. Ермоловой), а про тихо сошедшего с ума современного человека, способного взглянуть в вечность только через лучшее в прошлом.
Что такое теневые камни в 8-м сезоне Fortnite
Fortnite 8-й сезон сейчас в самом разгаре и представил несколько механик и предметов, с которыми игроки могут разобраться. В дополнение ко всему новому контенту здесь также есть некоторые возвращающиеся функции из прошлых лет, в том числе таинственные теневые камни, которые впервые дебютировали еще в 2018 году.
Если вы играли в Fortnite с самого начала, то вы уже знаете, как эти маленькие кубики работают, но для новичков это может быть несколько запутанным.
Что такое теневые камни в Fortnite?
Для тех, кто не знаком с теневыми камнями, они напоминают миниатюрные версии межпространственных кубов, недавно появившихся по всему острову Fortnite .
Вы не можете носить их в своем инвентаре, но их можно собрать на месте для нескольких временных улучшений. Маленькие кубики потребляются примерно за одну секунду и расположены в «поврежденных» областях карты, которые сами по себе можно отличить по их выжженному виду и оранжевой почве.
Например, вы сможете найти множество теневых камней в районе Грязных доков, особенно если вы посмотрите вблизи больших кубов. Как и оружие эпического уровня, эти камни будут светиться фиолетовым, когда вы приблизитесь к ним.
Теневые камни расположены в поврежденных областях карты. Их группу можно найти возле куба в Грязных доках. Эпические игрыКаковы эффекты теневых камней в «Fortnite»?
Как только вы взаимодействуете с теневым камнем, вы принимаете призрачную форму, которая делает вас почти невидимым для других игроков.Этот эффект будет длиться 45 секунд, в течение которых вы также получите повышенную скорость передвижения, повышенную ловкость и иммунитет к урону от падения. Таким образом, это идеальное решение, когда вам нужно быстро сбежать или убежать от надвигающейся бури.
Пока вы находитесь в «Shadow Form», у вас также будет доступ к специальной способности (сопоставленной с кнопкой огня), которая позволяет вам двигаться вперед и проходить сквозь определенные структуры. Например, вы сможете проходить через ворота, деревянные платформы и тонкие стены, но не через обломки корабля-носителя.Это невероятно полезно, если вы когда-нибудь окажетесь загнанными в угол без другого выхода.
Чтобы поглотить теневой камень, подойдите к нему и удерживайте кнопку взаимодействия. Его нельзя носить с собой, как обычный предмет. Эпические игры В качестве компромисса потребление теневого камня имеет довольно серьезный недостаток. А именно, вы не сможете использовать любое из своего оружия в течение вышеупомянутого 45-секундного окна (хотя вы все равно можете подобрать новое оружие). Если по этой причине вам нужно преждевременно прекратить эффект статуса, вы можете сделать это, удерживая нажатой кнопку прицеливания.
И последнее, что стоит отметить, это то, что вы получите небольшую награду в 25 XP за добычу теневого камня. По общему признанию, это немного, но это поможет вам повысить уровень и разблокировать эти боевые звезды немного быстрее.
Fortnite Сезон 8 (также известный как «Куб») следует непосредственно за «Операцией: Небесный огонь» с серией межпространственных аномалий, распространяющихся по острову Fortnite . Обновление уже доступно на платформах Xbox, ПК, PlayStation, Android и Nintendo Switch.
После взаимодействия с теневым камнем вы временно обретете призрачную форму с почти невидимостью, повышенной скоростью и способностью проходить сквозь тонкие объекты. Эпические игры[Распродажа] Магнитный кубик QiYi XMD 6x6x6 — Shadow M
[Распродажа] Магнитный кубик QiYi XMD 6x6x6 — Shadow M — [ziiCube.com] Решатель головоломок волшебный извилистый кубик Рубика- Войти или Зарегистрироваться
- Мои заказы
- Свяжитесь с нами
-
УСД.
Доллары Южной Австралии
EURЕвро
MXNМексиканские песо
ГБПУ.К. Фунты стерлингов
BRLБразилия Реаис
RUBРоссийские рубли
AUDавстралийские доллары
THBTтайский бат
NZDНовозеландский доллар
JPYЯпонская иена
TWDНовый тайваньский доллар
SGDСингапурский доллар
CZKЧешская крона
NOKНорвежская крона
ILSIновый израильский шекель
DKKДатская крона
PHPФилиппины песо
HUFВенгерский форинт
CHFшвейцарские франки
PLNПольша Злотыч
SEKSШведская крона
CADКанадские доллары
HKDГонконгские доллары
CNYКитайский юань
- ЕН
Обновление от 24 мая 2018 г.
[Распродажа] Магнитный куб QiYi XMD 6x6x6 — Shadow M
24 отзывы 0 вопросов 482 пожелания 39477 просмотров
Фирменное наименование: | ЦиИ МофанГе | Артикул №: | КИ0935К4 |
Вес нетто: | 189 г | Размер изделия: | 65 × 65 × 65 мм |
Вес брутто: | 212 г | Размер упаковки: | 70 ×70 ×72 мм |
Специальные распродажи во время кризиса COVID-19
- Цена:
-
специальный$12.
92 $43,62сэкономить $30,69 ( 70,37 %)
- Цвет:
- Черный Яркие цвета
- Количество:
-
Пожалуйста, выберите вариант.
Хотите сообщить нам о более низкой цене?
- Описание
- 24 Обратные связи
- 0 Вопросы и ответы по продукту
- Доставка и оплата
Copyright © 2008 — 2021 ZiiCube®. Все права защищены. (Часовой пояс UTC+8)
4D Hyper Cube Shadow (BZ3L73XLC) от mctrivia
© 2008 — 2022 Shapeways, Inc.
Афганистан
Албания
Алжир
американское Самоа
Андорра
Ангола
Ангилья
Антигуа и Барбуда
Аргентина
Армения
Аруба
Австралия
Австрия
Азербайджан
Багамы
Бахрейн
Бангладеш
Барбадос
Бельгия
Белиз
Бенин
Бермуды
Бутан
Боливия
Босния и Герцеговина
Ботсвана
Бразилия
Бруней-Даруссалам
Болгария
Буркина-Фасо
Бурунди
Камбоджа
Камерун
Канада
Кабо-Верде
Каймановы острова
Центрально-Африканская Республика
Чад
Чили
Китай
Колумбия
Коморы
Конго
Конго, Демократическая Республика
Острова Кука
Коста-Рика
Хорватия
Кипр
Чешская Республика
Дания
Джибути
Доминика
Доминиканская Респблика
Эквадор
Египет
Сальвадор
Эстония
Эфиопия
Фарерские острова
Фиджи
Финляндия
Франция
Французская Гвиана
Французская Полинезия
Габон
Гамбия
Грузия
Германия
Гана
Гибралтар
Греция
Гренландия
Гренада
Гваделупа
Гуам
Гватемала
Гернси
Гвинея
Гвинея-Бисау
Гайана
Гаити
Гондурас
Гонконг
Венгрия
Исландия
Индия
Индонезия
Ирак
Ирландия
Израиль
Италия
Кот-д’Ивуар
Ямайка
Япония
Джерси
Иордания
Казахстан
Кения
Кирибати
Южная Корея)
Кувейт
Кыргызстан
Лаос
Латвия
Ливан
Лесото
Либерия
Ливийская арабская джамахирия
Лихтенштейн
Литва
Люксембург
Макао
Македония, Бывшая Югославская Республика
Мадагаскар
Малави
Малайзия
Мальдивы
Мали
Мальта
Маршалловы острова
Мартиника
Мавритания
Маврикий
Мексика
Микронезия
Молдова, Республика
Монако
Монголия
Черногория
Монтсеррат
Марокко
Мозамбик
Намибия
Непал
Нидерланды
Нидерландские Антильские острова
Новая Каледония
Новая Зеландия
Никарагуа
Нигер
Нигерия
Остров Норфолк
Северные Марианские острова
Норвегия
Оман
Пакистан
Палау
Палестинская территория, оккупированная
Панама
Папуа — Новая Гвинея
Парагвай
Перу
Филиппины
Польша
Португалия
Пуэрто-Рико
Катар
Реюньон
Румыния
Российская Федерация
Руанда
Сент-Китс и Невис
Сент-Люсия
Святой Винсент и Гренадины
Самоа
Сан-Марино
Саудовская Аравия
Сенегал
Сербия
Сейшелы
Сьерра-Леоне
Сингапур
Словакия
Словения
Соломоновы острова
Южная Африка
Испания
Шри-Ланка
Суринам
Шпицберген и Ян-Майен
Свазиленд
Швеция
Швейцария
Тайвань, Китайская Республика
Таджикистан
Танзания, Объединенная Республика
Таиланд
Тимор-Лешти
Идти
Тонга
Тринидад и Тобаго
Тунис
Турция
острова Теркс и Кайкос
Тувалу
Уганда
Объединенные Арабские Эмираты
Соединенное Королевство
Соединенные Штаты
Малые отдаленные острова США
Уругвай
Узбекистан
Вануату
Город-государство Ватикан
Венесуэла
Вьетнам
Виргинские острова, Британские
Виргинские острова, Ю. С.
Уоллис и Футуна
Йемен
Замбия
Зимбабве
$ USD€ EUR$ AUD$ CAD£ GBP
Мягкая двусторонняя фильтрация объемных теней с использованием кубических карт теней
PLoS One. 2017; 12(6): e0178415.
Хатам Х. Али
1 UTM-IRDA Центр цифровых медиа и игровой инновационный центр передового опыта Институт инженерии, ориентированной на человека, Universiti Teknologi Malaysia Skudai Johor Malaysia
2 Кафедра разработки программного обеспечения, факультет вычислительной техники, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai Johor Malaysia
Mohd Shahrizal Sunar
1 UTM-IRDA Digital Media Center and Game Innovation Center of Excellence Institute of Human Centered Engineering, Universiti Teknologi Malaysia Skudai Johor Malaysia
2 Департамент разработки программного обеспечения Факультет вычислительной техники, Технологический университет Малайзии, Скудай, Джохор, Малайзия
Хошанг Коливанд
3 Факультет компьютерных наук, Ливерпуль Университет Джона Мура, Ливерпуль, Соединенное Королевство
Юдонг Чжан, редактор
UDA-IRDA Digital 1 Медиацентр и Центр игровых инноваций E xcellence Institute of Human Centered Engineering, Universiti Teknologi Malaysia Skudai Johor Malaysia
2 Кафедра разработки программного обеспечения, Факультет вычислительной техники, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai Johor Malaysia
3 Факультет компьютерных наук, Ливерпуль Университет Джона Мура, Ливерпуль , Соединенное Королевство
Нанкинский педагогический университет, КИТАЙ
Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.
-
Концептуализация: HHA.
-
Обработка данных: HHA.
-
Финансирование приобретения: MSS.
-
Расследование: HHA.
-
Методология: HHA.
-
Администрация проекта: HHA MSS.
-
Ресурсы: HHA.
-
Программное обеспечение: HHA.
-
Контроль: MSS.
-
Валидация: HHA.
-
Визуализация: HHA.
-
Письмо – исходный вариант: HHA.
-
Написание – проверка и редактирование: HHA HK.
Поступила в редакцию 12 августа 2016 г.; Принято 18 апреля 2017 г.
Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания оригинального автора и источника.
Abstract
Объемные тени часто повышают реалистичность визуализируемых сцен в компьютерной графике. Типичные техники объемных теней не обеспечивают эффекта плавного перехода в реальном времени с сохранением четкости границ. В этом исследовании представлена новая методика создания объемных теней высокого качества путем выборки и интерполяции. В отличие от обычного метода лучевого марша, который требует много времени, этот предлагаемый метод использует понижение частоты дискретизации при расчете лучевого марша.Кроме того, рассеяние света вычисляется в буфере расширенного динамического диапазона для создания тональной компрессии. Двусторонняя интерполяция используется вдоль лучей обзора для плавного перехода объемных теней относительно сохраняющих краев. Кроме того, в этом методе применялась кубическая карта теней для создания нескольких теней. Вклад этого метода заключается в уменьшении количества точек выборки при оценке светорассеяния, а затем введении двусторонней интерполяции для улучшения объемных теней. Этот вклад достигается за счет значительного устранения присущих картам теней недостатков.Эта техника позволяет получать мягкие чудесные объемные тени, обладая хорошей производительностью и высоким качеством, что показывает ее потенциал для интерактивных приложений.
Введение
Рендеринг реалистичных объемных теней с интерактивной скоростью остается открытым вопросом исследования [1]. Несмотря на значительные усилия по моделированию объемных теней, до сих пор не дали убедительных результатов. Результаты предшествующих исследований в целом не могли дать реалистичного представления об обсуждаемом явлении.Проблема заключается в определении области, которая заблокирована от источника света, что увеличивает сложность уравнения рендеринга. Следовательно, исключение этой области из уравнения рендеринга при оценке светорассеяния может привести к улучшению производительности [2][3]. Кроме того, определение того, можно ли увидеть какую-либо линию непосредственно от источника света для каждой точки сцены, является еще одной проблемой. Поэтому многие исследования были сосредоточены на поиске эффективных методов отслеживания лучей, испускаемых источником света, которые попадали бы в точки выборки вдоль лучей камеры до зрителя.
Обычно рассчитывается взаимодействие света в точках поверхности, при этом также важен эффект рассеяния света в участвующих средах, который следует вычислять для каждой точки вдоль лучей обзора. Обычный марш-бросок лучей — это один из методов, которые обычно используются при рендеринге рассеяния света путем накопления значений сэмплов вдоль лучей обзора. Поэтому, чтобы определить, может ли свет рассеиваться в точке, нужно в первую очередь смотреть на источник света.Поиск в двумерном поле высоты используется для достижения этого процесса, когда рассеяние происходит вдоль луча от поверхности к зрителю. В то время как часть излучения, проходящего по лучу, поглощается или рассеивается, участвующие среды могут перенаправлять рассеянное излучение, так что дополнительное излучение достигает зрителя по тому же лучу обзора. Это перенаправленное излучение происходит от общего рассеяния света участвующими средами. Исходя из этого предположения, предлагаемые методики пока неэффективны в режиме реального времени.Поэтому требуется тщательная имитация, чтобы соответствовать реализму и обеспечить явления, близкие к реальному миру. Объемные тени являются одним из этих явлений, которые появляются в результате существования блока в сцене, которые синхронизируются с взаимодействием света в участвующих средах. Это глубоко зримое явление, и оно часто удовлетворяет художественным требованиям.
Многие приложения использовали модели для визуализации эффекта объемных теней, которые обеспечивают реалистичные изображения во многих различных областях, таких как браузеры Земли, такие как Google Earth, авиасимуляторы, Nasa WorldWind, Celestia, медицинская визуализация, игровая и киноиндустрия, развлечения и безопасность. ориентированные исследования, такие как видимость дорожных знаков в туманную погоду или указателей выхода в задымленном помещении [4][5][6]. С другой стороны, в приложениях дополненной реальности объемные тени кажутся более реалистичными за счет объединения информации RGB и глубины [7] [8], что позволяет плавно смешивать виртуальные эффекты с реальным миром. Кроме того, для мобильных визуальных приложений этот эффект может заключаться в повышении качества синтезируемых изображений [9][10].
Методы полного перебора могли вычислить все точки, включая невидимые точки источника света в пространстве сэмплов вдоль всего луча обзора. Это означает, что они вычисляют все сэмплы, в том числе заблокированные от источника света.Следовательно, исключение из расчета частей выборочных точек на луче зрения, которые перекрываются от источника света из-за наличия препятствия в сцене, является чрезвычайно важным вопросом. Карты теней можно использовать для определения набора точек, которые заблокированы от источника света в кубических картах теней. Основная идея состоит в том, чтобы ускорить рендеринг, определяя определенные точки для оценки светорассеяния вместо всех точек обзора лучей, как это делают методы грубой силы. Это исследование направлено на получение высококачественных мягких объемных теней, предлагая метод SoftBiF-VS, особенно на их границах, с производительностью, достаточно высокой для рендеринга в реальном времени.SoftBiF-VS включает в себя два важных аспекта. Во-первых, он определяет точки даунсэмплинга в методе лучевого марша. Во-вторых, сцена визуализируется с точки зрения камеры путем двусторонней интерполяции для получения мягких объемных теней.
Этот метод имеет два основных преимущества. Во-первых, двусторонняя фильтрация делает детали изображения гладкими, за исключением прерывистой глубины. Это означает, что эффект билатерального фильтра заметно проявляется на краях объемных теней. Во-вторых, этот метод значительно уменьшает количество точек выборки, в то же время выигрывая от влияния двусторонней фильтрации.Этот метод работает эффективно и точно для визуализации мягких объемных теней в режиме реального времени.
В следующем разделе резюмируется соответствующая работа. В третьем разделе исследуется методология достижения цели исследования. Результаты и соответствующие обсуждения представлены в четвертом разделе. В пятом разделе представлены выводы и выдвинуты предложения для будущей работы.
Связанная работа
Представлен Max[11], основанный на сканировании метод для определения яркой и темной областей атмосферы путем добавления теневых объемов.Добаши [12] предложил решение для создания эффекта объемных теней с помощью субдискретизации. Хотя результаты объемных теней были приемлемы для глобального освещения, этот метод создавал артефакты для локального освещения из-за подплоскостей.
Biri et al. [13] представили математические формулировки уравнения переноса яркости для имитации объемных теней на основе объемов теней и тумана. Однако в этих методах использовались возможности и возможности графического оборудования. Несмотря на эффективность, эффекты объемных теней не проявлялись точно.Это произошло потому, что изменение плотности участвующих сред не совпадало с изменением рассеянного света.
Wyman, C., & Ramsey, S. [14] их подход к визуализации эффектов объемных теней, индуцированных рассеянием света. Этот метод сочетал субдискретизацию и тени на основе геометрии для ускорения алгоритма грубой силы. Вид луча, который способствовал рассеянию, был рассчитан с использованием метода субдискретизации. Затем были применены тени на основе геометрии, чтобы определить освещенное и неосвещенное пространство.Однако тени на основе геометрии были непрактичны для сложных сцен.
Тот и др. [15] предложили метод уменьшения количества выборок, основанный на взаимосвязи между пикселем и его ближайшими соседями, для вычисления результатов рассеяния света друг от друга.
Engelhardt et al., [16] предложили метод вычисления интенсивности переноса яркости на глубинных разрывах вдоль эпиполярных линий пространства изображения. В то же время другие интенсивности были интерполированы между глубинами разрывов, чтобы уменьшить количество выборок.Этот метод был непомерно дорогим для сложных сцен, что было существенным недостатком.
Баран и др. [17] представили метод пошаговой интеграции с использованием эпиполярного выпрямления для получения хороших характеристик. Недостатком этого метода было появление артефактов. Chen et al. [18] расширили метод инкрементной интеграции, полагаясь на одномерную мип-карту min-max. Этот метод не только вычислял эпиполярные линии света, но и просматривал лучи для получения высокой производительности. Этот метод страдал от проблем с численной стабильностью, когда источник света находился внутри усеченного конуса камеры, и для таких конфигураций необходимо было использовать другие подходы.
Wyman C., [19] предложил метод вокселизированных теневых объемов для запросов видимости, который использовал эпиполярное пространство для понижения дискретизации вокселизации. Этот метод применял параллельное сканирование вдоль лучей обзора с использованием побитового ИЛИ вместо добавления оператора для создания вокселизированных теневых объемов. Преимуществами этого метода были: 1) отдельная геометрическая сложность, 2) снижение затрат на видимость и 3) несколько когерентных операций поиска в кэше. Однако этот метод неэффективен с площадным источником света, что является артефактом, а наложение спектров было недостатком этого метода.Wyman C. & Dai, Z., [20] улучшили описанный выше метод, чтобы избежать проблем при использовании широких источников света.
Лин Х. и др. [21] предложили метод уменьшения количества точек выборки для создания объемных теней в динамических сценах. Этот метод основан на решении, следует ли повторно вычислить пиксель или использовать информацию из предыдущего кадра. Однако ускорение уменьшалось, когда движущиеся объекты и их тени, основанные на геометрии, содержали много пикселей экрана или камера непрерывно перемещалась.
Klehm O. et al., [22] предложили метод, называемый исправлением карт теней, для уменьшения выборки вместо использования метода грубой силы. Этот метод хорошо зарекомендовал себя и дал качественные результаты. Тем не менее, этот метод не был успешным, когда лучи зрения и света не были параллельны друг другу, что означало, что источник света был непосредственно невидим.
КлемО. и др., [23] предложили метод для добавления и редактирования дыр в карте теней сгенерированного луча света. Эта техника может служить художественным требованиям, основанным на интуитивном изменении эффектов светового интеграла.Тем не менее, эта методика не обеспечивала реалистичного вида объемных теней из-за некорректной информации. В этой статье делается попытка создать реалистичные границы объемных теней, как в реальном мире. Али и др. [24] предложили метод SBFS, основанный на двусторонней фильтрации, для создания мягких карт теней с использованием нескольких алгоритмов на основе изображений.
Реализован метод SoftBiF-VS для создания мягких объемных теней. Эта методика основана на моделировании объемного точечного источника света.В реальном мире источники света всегда создают определенные объемы [25] [26]. Однако объем между окклюдерами и отбрасывателем теней, фокусирующимся в приемнике теней, является критической частью в тенях. Поэтому в этом исследовании мы сосредоточились на границе теневого объема, которая создает реалистичные объемные тени. Этот эффект создается путем наложения линейного и объемного HDR, а также интерполяции с использованием билатерального фильтра.
Метод
Мягкая двусторонняя фильтрация объемных теней (SoftBiF-VS) вдохновлен появлением пространства полутени на границах объемных теней, когда перед точечным источником света находится блокатор.Пространство полутени представляет собой пограничную область плавного перехода между неосвещенными и освещенными объемными тенями. Обычно пространство полутени на границах объемных теней имеет плавный градиент с сохранением краев. Каждое ребро представляет собой тень для частично заблокированной точки световых точек. SoftBiF-VS принял эту концепцию, используя кубические карты теней для отбрасывания мягких объемных теней во всех окружающих направлениях. Где каждое направление представляет усеченный вид источника света для грани кубической карты.Эта усеченная видимость будет немного сдвинута несколько раз, чтобы создать точки выборки света. Эти точки определяли объемные тени при оценке светорассеяния методом лучевого марша. Следовательно, объемные тени обрабатываются с помощью двусторонней интерполяции пикселей вдоль и между краями.
Объемная тень показывает пространство тени, а мягкая объемная тень объясняет появление пространства полутени.
SoftBiF-VS предполагает набор световых точек в центре кубической карты теней, эти точки имеют матрицы вида, которые участвуют в создании теней.Преимущество этой техники заключается в получении отчетливых мягких объемных теней с развивающимися перекрытиями между краями. Кроме того, он позволяет убрать алиасинг с границ, присущий карте теней.
Короче говоря, этот метод использует кубическую карту теней, основанную на объемном точечном свете. Таким образом, объемные тени генерируются в зависимости от граней карты теней куба. Существенным моментом этой техники является фильтрация, чтобы сделать пространство полутени правильно видимым. Этот процесс выполняется путем двусторонней интерполяции для получения мягких объемных теней.В следующем разделе описана эта процедура.
Модель светорассеяния
В этом исследовании для создания объемных теней используется модель одиночного светорассеяния. Техника SoftBiF-VS требует интеграции освещения, затухания и рассеяния с использованием трассировки лучей вдоль лучей обзора. В этом методе понижающая дискретизация применяется для уменьшения количества точек выборки. Цвет каждой точки выборки оценивается для проецирования на пиксели изображения на экране. Следовательно, яркость, которая перенаправляется от выборки, указывает на луч обзора в сторону камеры для вычисления ее вклада.Чтобы объяснить вклад рассеяния, мы начнем с оптической глубины, как в уравнении.
Где D — оптическая толщина, tE — коэффициент экстинкции текстуры, а s — размер шага на луче обзора. Эта формула используется для расчета затухания, которое приводит к постепенной потере интенсивности светорассеяния в участвующих средах. Именно в процессе затухания получается рассеянный свет на луче обзора от объекта к глазу. Рассеяние света в каждой точке вычисляется по следующему уравнению.
Где F — свет, рассеянный в заданной точке, l — освещение, рассчитанное для каждой точки вдоль луча глаза на основе излучения положения источника света и текущего положения, а tS — рассеяние текстуры. Это уравнение вычисляется для определения рассеяния света для каждой точки выборки на луче обзора. иллюстрирует модель светорассеяния с различными параметрами. Стрелка указывает на исчезновение светорассеяния, показанного градацией от красного к белому от объекта к зрителю.Желтые точки относятся к точкам, которые можно наблюдать из источника света. Черные точки обозначают тень позади блокирующего.
Параметры модели рассеяния света для расчета уравнения переноса излучения.
Фактически, U sh вычисляется из значения карты глубины для текущей позиции.
Ush={1whenP>p0whenP≤p
(3)
Где P — глубина световой точки, а p — текущая глубина положения. U sh представляет собой функцию видимости, которая может определить, видна ли точка от источника света или нет. Таким образом, вычисляется количество светорассеяния L s , которое достигает глаза в соответствии с уравнением (4).
Количество рассеянного света для каждого пикселя изображения на экране представляет собой накопление рассеяния света для всех точек выборки, умноженное на значение затухания вдоль луча обзора.
Карты теней в кубе
Для визуализации реальных всенаправленных теней положение источника света помещается в центр карты куба.Затем для каждой усеченной пирамиды определяются ближняя и дальняя плоскости по положению камеры, как показано на рисунке (слева). Положение камеры может быть обновлено в зависимости от матрицы вида проекции на каждую грань куба. Эти грани представлены по осям X, Y и Z в положительном и отрицательном направлениях, как показано на рисунке (справа). Сцена визуализируется из положения камеры за кадром с использованием объекта кадрового буфера. Текстурное освещение создается с помощью пиксельного шейдера в шести направлениях для граней кубической карты теней с использованием точечной объемной тени.Эффект теней возникает путем сэмплирования текстуры для каждой грани кубической карты, где важную роль в построении теней играет графическое оборудование.
(слева) Ближняя и дальняя плоскости усеченного конуса в кубической карте; (Справа) Карта шести граней куба в соответствии с положительной и отрицательной осями.
Двусторонняя фильтрация
Обычно при уменьшении сэмплов для расчета светорассеяния появляются артефакты в результате так называемого даунсэмплинга. Проблема понижения разрешения сосредоточена на границах между светом и тенью, где находится либо в области света, либо в тени, а значит, нет плавного перехода между их границами.Для решения этой проблемы используется билатеральная фильтрация, которая является одним из нелинейных фильтров, позволяющих восстановить плавный переход на этих границах [27].
Двусторонняя фильтрация успешно справляется со стохастическими явлениями, когда значение цвета для каждого пикселя изображения заменяется средневзвешенным значением цвета для соседних пикселей, как поясняется в . Он обладает рядом важных характеристик, в том числе сохранением границ, возникающим в результате различия цветов на границах теней.Кроме того, он смягчает области между краями изображения с помощью фильтра Гаусса [28].
Параметры билатерального фильтра по полю высот.
Таким образом, билатеральный фильтр — это неитеративный фильтр с учетом границ, в котором зависит от свертки с гауссовым весом, чтобы каждый пиксель вносил вклад в результат доменного фильтра с гарантией сглаживания. Между тем, диапазонный фильтр, который запрещает влияние пикселей на резкое изменение интенсивности, вычисляется как:
g(p)=1W∑pi∈Mf(pi)Ghr(|f(pi)−f(p)|)Ghd(|pi−p|)
(5)
Где W — нормализация так как:
W=∑pi∈MGhr((|f(pi)−f(p)|))Ghd(|pi−p|)
(6)
Ядро диапазона G hr используется для размытия различий в цветах, где он способствует уменьшению эффектов удаленных пикселей для определения фильтрации диапазона. Хотя ядро домена G hd используется для размытия различий в координатах, оно также уменьшает влияние пикселя p со значением цвета для представления фильтрации домена. Параметры h r и h d являются мерами для вычисления степени фильтрации изображения g для расположения пикселей и значений пикселей соответственно. В этом методе изображение g(p) фильтруется на основе выборки для каждого пикселя, чтобы создать плавный переход в областях объемных теней. f является исходным входным изображением, и его координаты центрированы в p . Текущий пиксель p должен быть отфильтрован, а M является маской. Вес W присваивается с использованием пространственной близости и различий интенсивности[29]. В этом методе вес вычисляется на основе распределения Гаусса, как:
h — это пространственная протяженность ядра, размер рассматриваемой окрестности, его необходимо скорректировать для получения сопоставимых результатов. В то время как h r — это минимальная амплитуда края, где количество желаемых цветов устанавливается для достижения комбинированного значения пикселей. Это означает, что как h r , так и h d могут контролироваться по результатам двусторонней фильтрации. Например, когда h r увеличивается с помощью двустороннего фильтра, оно становится более похожим на размытие по Гауссу, поскольку диапазон Гаусса более плоский.При увеличении параметра домена h d становится более плавным.
Умноженные веса двусторонней фильтрации имеют важные особенности. Это связано с тем, что, когда ни один из весов не близок к нулю, сглаживание не происходит. Кроме того, билатеральный фильтр разделяет входное изображение на крупномасштабную и мелкомасштабную составляющие. Крупномасштабный компонент учитывает сглаживание входных данных для сохранения основных краев. При этом мелкомасштабная составляющая считается остатком фильтра, который можно использовать как текстуру или шум путем интерполяции.
Мягкие объемные тени
В качестве основной цели SoftBiF-VS представляет новый подход к улучшению границ объемных теней для пикселей в экранном пространстве. Двусторонняя интерполяция применяется в кубической карте теней на границах теней, поскольку каждый пиксель в своей глубине соответствует пикселю в глубине камеры. Следовательно, билатеральная фильтрация влияет на изображение, особенно вдоль и между краями выборок полутеневого пространства.
В этом методе механизм действия основан на двухсторонней билатеральной интерполяции 1D вместо двумерной билатеральной фильтрации для снижения стоимости.Это означает, что фильтры, используемые один за другим, фильтруют каждую строку изображения, а затем каждый столбец. Когда цвет и глубина центрального текселя определены, затем выполняется пошаговое перемещение к строке и столбцу для накопления значений в двух направлениях, положительном и отрицательном, соответственно, от центрального текселя, эти шаги называются касаниями. Этот процесс приводит к плавным переходам в вертикальном и горизонтальном направлениях с сохранением четких краев. иллюстрирует процесс двусторонней фильтрации в вертикальном и горизонтальном направлениях.Шаги процесса фильтрации состоят из одного центрального касания и восьми других касаний, по четыре с каждой стороны центрального пикселя в обоих направлениях по вертикали и горизонтали.
Процесс двусторонней фильтрации в двух 1D.
В приведенном выше случае сложность становится равной O (| S |σ s ) вместо O (| S 2 |), поскольку окрестности заменяются из 1D, 2D | С | размер пространственной области. Результаты этого подхода значительно быстрее, чем билатеральная двумерная фильтрация.Кроме того, этот метод вычисляет сепарабельную аппроксимацию ядра билатерального фильтра, выровненную по оси. Таким образом, этот метод повышает качество результата, особенно на наклонных границах, но арифметически более включен, поскольку одномерные двусторонние фильтры не выровнены по осям.
иллюстрирует визуальную основу метода SoftBiF-VS для создания мягких объемных теней на границах объемных теней путем рендеринга 3D-сцен. Сцена представляет исходное входное изображение без освещения.показывает сцену с освещением, используя пиксельный шейдер в объекте кадрового буфера. визуализировал сцену с использованием линейного буфера с высоким динамическим диапазоном. визуализировал сцену с использованием объемного буфера с высоким динамическим диапазоном для создания рассеяния света. показаны результаты компоновки (c) и (d) с использованием пиксельного шейдера в объекте кадрового буфера для получения более качественных изображений рассеяния света. отрендерил сцену кубической картой теней, что сделало очевидным эффект объемных теней. использовал двустороннюю фильтрацию для получения мягких объемных теней.Понижение дискретизации и двусторонняя фильтрация могут генерировать сглаженные границы с четкими краями. Окончательное изображение имеет эффективную визуализацию мягких объемных теней.
Визуальная основа SoftBiF-VS, (a) исходное входное изображение без освещения, (b) с освещением, (c) линейный HDR, (d) объем HDR, (e) компоновка между (c) и (d), ( f) визуализация тени кубической карты и (g) визуализация двусторонней фильтрации.
Плавный переход на границах объемных теней лежит за пределами появления мягких объемных теней.Другими словами, сосредоточение внимания на сглаживании области между этими границами при сохранении краев может улучшить внешний вид мягких объемных теней. Тем не менее, этот процесс является непомерно дорогим. Чтобы решить эту проблему, была использована двусторонняя интерполяция для получения лучшего результата за счет использования субдискретизации. В этом случае были просто сгенерированы мягкие объемные тени, которые имеют высокое качество, и процесс выполняется хорошо на основе простого алгоритма, который поясняется далее.
Алгоритм SoftBiF-VS
SoftBiF-VS основан на субдискретизации марширующего луча для создания рассеяния света для каждого пикселя. Он составлен из линейного HDR и объемного HDR, чтобы придать большую яркость рассеянию света. Кубические карты теней играют важную роль в появлении объемных теней в разных направлениях. Затем двусторонняя фильтрация способствует устранению эффекта артефактов. Результатом этого процесса является более гладкое изображение с четкими краями. Блок-схема иллюстрирует эти шаги.
Процесс мягкой двусторонней фильтрации объемных теней (SoftBiF-VS).
Эффект этого метода можно наблюдать в результате на границах объемных теней, то есть мягких объемных теней. В целом, для рендеринга 3D-сцены с треугольниками требуется объемный точечный свет и экран изображения. Кроме того, следует учитывать камеру обзора. Предлагаемый алгоритм рендеринга мягких объемных теней представлен в Алгоритме 1.
Алгоритм 1.Мягкая двусторонняя фильтрация объемных теней (SoftBiF-VS)
Шаг 1. Рендеринг 3D-сцены с освещением с использованием пиксельного шейдера
Шаг 2.
Рендеринг рассеянного света
Шаг 3. Создать кубическую карту теней
Шаг 4. Отрисовка объемных теней
Шаг 5. Применение интерполяции с использованием двустороннего фильтра
Шаг 6. Рендеринг сцены с мягкими объемными тенями
Сначала основная сцена была визуализирована с использованием объекта кадрового буфера, который включает в себя цвет и положение источника света. Освещение создается с помощью пиксельного шейдера на основе сферического света для создания освещения без рассеяния света.
Свет рендерится из сцены и оценивает светорассеяние с учетом наличия окклюдера и участвующих сред. Используются оба типа расширенного динамического диапазона HDR, линейный HDR и объемный HDR для улучшения освещения сцены.Когда линейный HDR вычисляется в зависимости от мультитекстурных координат, это происходит от высокого разрешения сцены, а объемный HDR вычисляется с использованием билинейных весов. Этот шаг считается первым слоем для расчета рассеянного света с высоким качеством.
Карта теней куба создается с использованием объекта фреймбуфера и установки источника света в его центре. В этом случае он мог бы определить ближнюю и дальнюю плоскости для каждой грани. Карта теней куба обновляется для шести граней сцены для каждой усеченной пирамиды.Кроме того, были рассчитаны параметры теней куба, они способствуют вычислению теней и освещения внутри куба.
Объект кадрового буфера используется для рендеринга объемных теней в четырехэкранном режиме. По сути, сравнение выполняется между образцом значения виртуальной карты глубины и значением карты глубины для текущей позиции для вычисления тени. Последняя операция способствует созданию объемной тени в сцене с помощью вершинного и фрагментного шейдера. Эта процедура показана на блок-схеме, а более подробная обработка показана в Приложении A с определением всех используемых переменных.
Процедура вершинного и фрагментного шейдера для ввода основной программы (SoftBiF-VS).
Интерполяция применяется для решения проблем улучшения, таких как устранение артефактов. При этом используется билатеральный фильтр, предложенный в [29]. Сцена визуализируется с использованием двух объектов кадрового буфера в качестве внеэкранного. Первый представляет собой временной цветовой буфер половинного разрешения, основанный на шаге направления размытия в сторону его ширины. Второй был текущим объемным буфером, основанным на шаге направления размытия к его высоте.Поисковый вес двустороннего смешивания основан на глубине центра и глубине образца. Отводы представляют ширину и высоту в горизонтальном и вертикальном направлениях. Этот процесс приводит к сглаженному изображению с сохраненными краями.
Наконец, SoftBiF-VS визуализировал треугольники объектов в сцене с мягкими объемными тенями, используя кубические карты теней. Текстуры являются важными элементами при вычислении рассеяния света в участвующих средах внутри объекта буфера кадра. Пиксельный шейдер используется для инициализации объемных теней для процесса фильтрации. Сгенерированные мягкие объемные тени устранили присущие картам теней недостатки, чтобы оптимизировать производительность в реальном времени и создать реалистичное изображение.
Результаты и обсуждение
SoftBiF-VS измеряется и реализуется на процессоре Intel(R)HD Core(TM) i5-3210 с тактовой частотой 2,5 ГГц с графическим процессором ATI Radeon HD 7670M Graphics 4000 с 6 ГБ ОЗУ. SoftBiF-VS написан на OpenGL, а шейдер был скомпилирован с помощью Shader Model (3.0). Все сцены тестируются в разрешении 800×600 для рендеринга моделей.
Как и во многих других областях компьютерной графики, ускорение мягких объемных теней требует компромисса между производительностью рендеринга и улучшением качества. Другими словами, уменьшение количества точек выборки делает работу с мягкими объемными тенями более эффективной; тем не менее, это ухудшит качество внешнего вида. И наоборот, увеличение количества точек выборки снизит эффективность рендеринга и повысит реализм. Для повышения эффективности количество точек выборки уменьшается для легкой текстуры с использованием двусторонней фильтрации.
показывает две разные ситуации для рендеринга модели Elephant, для которой требуется шесть проходов для рендеринга в кубической карте теней. В первой ситуации используется 200 шагов выборки для генерации объемных теней без двусторонней фильтрации. Это представляет собой традиционный метод лучевого марша, как показано на (слева). Понятно, что объемные тени с резкими краями и скорость 25 FPS. Во второй ситуации использовалось 60 шагов образца для создания мягких объемных теней с двусторонней фильтрацией, как видно на (справа).Мягкие объемные тени с четкими краями генерируются со скоростью 61 кадр/с. Сравнение (слева) и (справа) показывает более гладкие границы на (слева). Кроме того, края остаются однородными и четкими в пространстве объемных теней. Возможно, (справа) непомерно дорого из-за использования большего количества шагов для каждого образца. (слева) не требует 60 шагов для каждого образца, что увеличивает скорость выполнения. Это означает, что при использовании билатерального фильтра с использованием минимального количества точек выборки затраты на рендеринг снижаются, и в то же время получается приятный и привлекательный результат.
Две разные сцены модели Elephant, (слева) рендеринг сцены с использованием 200 шагов для каждого образца без двусторонней фильтрации с помощью трассировки лучей, (справа) рендеринг сцены с использованием 60 шагов для каждого образца с двусторонней фильтрацией.
показывает визуализацию модели Будды в сцене, содержащей объемные тени. Это указывает на влияние количества отводов на текстуру луча, проходящего с использованием билатеральной фильтрации. Так как недостаточная выборка трассировки лучей приводит к серьезным артефактам, минимальное количество шагов настраивается в соответствии со временем рендеринга.Заметные различия можно наблюдать из-за влияния количества отводов t в , которые используют 4 отвода, 8 отводов, 16 отводов и 32 отвода соответственно. В этих случаях внешний вид сцены становился более плавным при увеличении количества нажатий. Это произошло из-за увеличения текущей оптической толщины, что потребовало небольших вычислительных затрат по мере увеличения количества образцов. Тем не менее, четкие края остались в пределах мягких объемных теней, реалистичных и приятных для глаз.
Модель Будды с использованием двусторонней фильтрации, (а) сцена с 4 касаниями, (б) сцена с 8 касаниями, (в) сцена с 16 касаниями и (г) сцена с 32 касаниями.
иллюстрируют результаты рендеринга модели Люси (525000 треугольников), а модели Дракона (871414 треугольников). (a) и (c) — результаты метода Imperfect VSV, разработанного Wyman и Dai [20], а (b) и (d) — результаты метода SoftBiF-VS. Сравнение двух методов с интерполяцией, проявляющейся в мягких объемных тенях, показывает, что метод SoftBiF-VS показал себя замечательно с точки зрения качества по сравнению с методом Imperfect VSV [20].С другой стороны, производительность SoftBiF-VS для рендеринга Люси и Дракона составляет 54 кадра в секунду и 46 кадров в секунду соответственно. В то время как производительность Imperfect VSV составляет 33 кадра в секунду и 19 кадров в секунду соответственно. Очевидно, что мягкие объемные тени более четкие, чем объемные тени конкретно на руках Люси и на правой стороне дракона.
Рендеринг двух разных моделей с использованием интерполяции: (a) и (c) несовершенные результаты метода Wyman и Dai VSV [20], (b) и (d) результаты метода SoftBiF-VS.
демонстрирует способность метода SoftBiF-VS создавать эффектные мягкие объемные тени. Сцена сделана из модели Банни и Забора. Он использовал объемный точечный свет в участвующих СМИ. Ясно, что объемные тени разлетаются во все стороны по световым лучам. В правой части сцены на рассеяние света влиял забор, а в левой части на свет влияли и кролик, и забор. В нижней части сцены также очевидно влияние кролика на затенение.Метод SoftBiF-VS позволяет создавать явление объемных теней с высоким качеством и правильным внешним видом.
Модели Банни и Забора на тенях: Правая сторона: эффект модели Забора; Слева: эффект Банни и Забора вместе, внизу эффект кролика при затенении сцены.
Метод SoftBiF-VS представляет правильный внешний вид мягких объемных теней, где рассеяние света в участвующих средах плавно распространяется от объемного точечного света. На самом деле появление мягких объемных теней основано на тонком эффекте, возникающем на границах объемных теней, как показано внизу (черные прямоугольники) для моделей Стэнфордского броненосца (слева) (212574 треугольника), Стэнфордского тираннозавра (посередине). ) (200000 треугольников) и Сюзанна Блендера (справа) (15488 треугольников).
Показывает эффект мягких объемных теней нашего метода с использованием моделей разных размеров.
При сравнении рассмотренных моделей видно, что количество треугольников мало влияет на частоту кадров рендеринга методом SoftBiF-VS. В частности, хотя количество треугольников в сцене в методе SoftBiF-VS незаметно, производительность остается в рамках реального времени.
Важными мерами, которые контролируют степень фильтрации SoftBiF-VS, являются параметр домена ( h d ) и параметр диапазона ( h r ).Например, увеличение количества h d и hr приводит к размытости изображения, таким образом, это дает хорошие результаты, которые подтверждают 1) улучшение мягких объемных теней и 2) уменьшение частоты кадров. Тем не менее, апсемплинг световой текстуры позволяет получить более реалистичные мягкие объемные тени, но за счет трудоемкого вычислительного процесса. Время увеличивается из-за увеличения количества необходимых проходов для рендеринга кубических карт теней. Это обсуждение предполагает, что должен быть достигнут точный баланс между выборкой, h r , h d для эффективного рендеринга сцен.
сравнивает производительность во время выполнения метода Бири [13], метода несовершенного VSV Ваймана [20] и SoftBiF-VS с использованием понижающей дискретизации световой текстуры и двусторонней фильтрации. В этом исследовании использовались модели Сюзанны, Слона, Кролика, Тираннозавра, Броненосца, Дракона, Люси и Будды с разрешением 800*600. SoftBiF-VS показал лучшую производительность во время выполнения по сравнению с методом Бири [13], методом Imperfect VSV Ваймана [20]. Кроме того, высокое качество мягких теней замечательно.
Таблица 1
Сравнение производительности во время выполнения между SoftBiF-VS, методом Бири [13] и методом несовершенного VSV Ваймана [20] с различными моделями.Модель | Кол-во Tri. | Бири, [3] (мс) | Имп. VSV (MS) [21] | Softbif-VS (MS) | ||
---|---|---|---|---|---|---|
Suzanne | 15488 | 25.6 | 14.4 | 9.1 | ||
Слон | 39290 | 47.![]() | 21.7 | 14.5 | ||
Bunny | 69451 | 71.4 | 71.4 | 25.6 | 15.9 | 15.9 |
Tyrannosaurus | 200000 | 83.3 | 32,3 | 16,9 | ||
Армадилло | 212574 | 90,9 | 34,5 | 17,2 | ||
Люси | 525000 | 109,4 | 43,5 | 18,5 | ||
Дракон | 871414 | 252.![]() | 52.6 | 21.7 | 21.7 | |
Budda | 1087716 | 410.9 | 79.9 | 27.03 |
построены как A Сравнивает производительность выполнения метода SoftBIF-VS, метод Бири [13 ] и метод Wyman Imperfect VSV [20] для рендеринга вышеуказанных моделей с разрешением 800×600.В то время как SoftBiF-VS рендерит Сюзанну (15488), Слона (39290), Кролика (69451 тройн.), Тираннозавра (200000), Броненосца (212574), Люси (525000 тройн.), Дракона (871414 тройн.) и Будду (10877716 тройн. ) модели за 9,1 мс, 14,5 мс, 15,9 мс, 16,9 мс, 17,2 мс, 18,5 мс, 21,7 мс и 27,03 мс соответственно, метод Бири [13] отображает Сюзанну (15488), Слона (39290), Кролика (69451 три . ), Tyrannosaurus (200000), Armadillo (212574), Lucy (525000 tri.), Dragon (871414 tri.) и Buddha (10877716 tri.) за 25,6 мс, 47.6 мс, 71,4 мс, 83,3 мс, 90,9 мс, 109,4 мс, 252,6 мс и 410,5 мс соответственно, метод Wyman’s Imperfect VSV [20] отображает Suzanne (15488), Elephant (39290), Bunny (69451 tri.), Tyrannosaurus (200000), Armadillo (212574), Lucy (525000 тр.), Dragon (871414 тр.) и Buddha (10877716 тр.) модели за 14,4 мс, 21,7 мс, 25,6 мс, 32,3 мс, 34,5 мс, 43,5 мс, 52,6 мс и 79,9 мс соответственно. SoftBiF-VS демонстрирует высокую интерактивную скорость, которая выше, чем у метода Бири [13] и метода несовершенного VSV Ваймана [20].Это указывает на то, что наша техника может эффективно отображать сложные сцены в реальном времени.
Выводы и будущая работа
Мы предложили метод SoftBiF-VS, основанный на даунсемплинге лучевого марша, чтобы извлечь выгоду из двусторонней фильтрации. Техника использует кубическую карту теней и объемный точечный свет для обеспечения быстрого рендеринга. Он мог отображать объемные тени во всех направлениях сцены.В результате он обеспечивает высокую производительность рендеринга с частотой кадров, даже когда сцены сложные. Вклад SoftBiF-VS заключается в рендеринге мягких объемных теней с использованием субдискретизации световой текстуры с билатеральной интерполяцией для сцен с огромным количеством треугольников в реальном времени. Минимизация точек выборки световой текстуры уменьшила артефакты на пересечениях между объемным точечным источником света и блокировщиком за счет концепции фильтра, сохраняющего края и уменьшающего шум для изображений. SoftBiF-VS улучшает визуальные подсказки мягких объемных теней с помощью нелинейной фильтрации.Экспериментальные результаты предложенной методики обнадеживают. Хотя этот метод может в некоторой степени сократить процесс рендеринга, он все же может быть осуществимым методом, поскольку он может повысить эффективность графического оборудования.
Для улучшения визуального качества объемных теней во всех направлениях можно использовать технику кубической карты теней. Мы предложили точное решение общей проблемы дискретизации мягких объемных теней. В будущих работах мы будем комбинировать мягкие объемные тени с цветными световыми валами, чтобы улучшить явление объемных теней при рассеянии света для рендеринга более реалистичных сцен в реальном времени.
Благодарности
Это исследование было поддержано MaGIC-X (Центр передового опыта в области медиа и игр) Центр цифровых медиа UTM-IRDA Universiti Teknologi Malaysia 81310 Skudai Johor, МАЛАЙЗИЯ.
Заявление о финансировании
Это исследование было поддержано Vot. Q.J130000.2528.12h28 RUG в MaGIC-X (Центр передового опыта в области медиа и игр) Центр цифровых медиа UTM-IRDA Universiti Teknologi Malaysia 81310 Skudai Johor, МАЛАЙЗИЯ.
Доступность данных
Все данные доступны в документе.
Ссылки
1. Вос Натан. «Объемные световые эффекты в Killzone» GPU Pro 5 : Расширенные методы рендеринга .
4. Брунетон Э., Нейрет Ф. Предварительное вычисление атмосферного рассеяния. Форум InComputer Graphics 2008, 1 июня (том 27, № 4, стр. 1079–1086). Blackwell Publishing Ltd.
5. Пегораро В., Шотт М., Паркер С.Г. Аналитический подход к однократному рассеянию для анизотропных сред и распределения света. В Proceedings of Graphics Interface 2009 25 мая 2009 г. (стр. 71–77). Канадское общество обработки информации.
6.Георгиев И., Криванек Дж., Хачисука Т., Новрузезахрай Д., Ярош В. Совместная выборка важности объемного рассеяния низкого порядка.
10. Hanika J, Hillman P, Hill M, Fascione L. Объемные тени от камеры. В материалах симпозиума по цифровому производству, 4 августа 2012 г. (стр. 7–14). АКМ.
11. Макс. НУ. Атмосферное освещение и тени. В компьютерной графике ACM SIGGRAPH 1986, 31 августа (т. 20, № 4, с. 117–124). АКМ.
12. Добаши Ю., Ямамото Т., Нишита Т. Интерактивная визуализация эффектов атмосферного рассеяния с использованием графического оборудования. Материалы конференции ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS по графическому оборудованию, 1 сентября 2002 г. (стр. 99–107). Еврографическая ассоциация.
13. Бири В., Аркес Д., Мишлен С. Визуализация атмосферного рассеяния и объемных теней в реальном времени. Журнал WSCG. 2006;14(1):65–72. [Google Scholar]14. Wyman C, Ramsey S. Интерактивные объемные тени в участвующих средах с однократным рассеянием.In Interactive Ray Tracing, 2008. RT 2008. Симпозиум IEEE, 9 августа 2008 г. (стр. 87–92). IEEE.
15. Тот Б., Уменхоффер Т. Объемное освещение в реальном времени в участвующих СМИ. Короткие статьи Eurographics. 2009. Март 30;14. [Google Scholar] 16. Engelhardt T, Dachsbacher C. Эпиполярная дискретизация теней и сумеречных лучей в участвующих средах с однократным рассеянием. В материалах симпозиума ACM SIGGRAPH 2010 г. по интерактивной 3D-графике и играм, 19 февраля 2010 г. (стр. 119–125). АКМ.
17.Баран И., Чен Дж., Раган-Келли Дж., Дюран Ф., Лехтинен Дж. Иерархический алгоритм объемной тени для однократного рассеяния. В ACM Transactions on Graphics (TOG) 2010, 15 декабря (том 29, № 6, стр. 178). АКМ.
18. Чен Дж., Баран И., Дюран Ф., Ярош В. Объемные тени в реальном времени с использованием одномерных минимаксных MIP-карт. На Симпозиуме по интерактивной 3D-графике и играм 2011 г., 18 февраля (стр. СТРАНИЦА-7). АКМ.
19. Вайман С. Вокселизированные теневые объемы. В материалах симпозиума ACM SIGGRAPH по высокопроизводительной графике 2011 г., 5 августа (стр.33–40). АКМ.
20. Вайман С., Дай З. Несовершенные вокселизированные теневые объемы. В материалах 5-й конференции по высокопроизводительной графике, 19 июля 2013 г. (стр. 45–52). АКМ.
21. Лин Х.И., Чанг К.С., Цай Ю.Т., Вэй Д.Л., Ши З.К. Адаптивный подход к выборке объемных теней в динамических сценах. Обработка изображений IET.
23. Клем О., Кол Т.Р., Зайдель Х.П., Эйземанн Э. Стилизованное рассеяние с помощью передаточных функций и манипуляции с окклюдером. В материалах 41-й конференции по графическим интерфейсам, 3 июня 2015 г. (стр. 115–121). Канадское общество обработки информации.
24. Али Х.Х., Коливанд Х., Сунар М.С. Мягкая двусторонняя фильтрация теней с использованием нескольких алгоритмов на основе изображений. Мультимедийные инструменты и приложения. 2016: 1–8. [Google Scholar]25. Хошанг, Коливанд и Мохд Шахризал Сунар.«Визуализация на открытом воздухе в реальном времени с использованием гибридных карт теней». (2012).
26. Lili W, Jingchao Z, Zhe S. Приближенная визуализация мягких теней в реальном времени с двунаправленной картой полутени. В области образовательных и информационных технологий (ICEIT), Международная конференция 2010 г., 17 сентября 2010 г. (Том 1, стр. V1-248). IEEE.
29. Томаси С., Мандучи Р. Двусторонняя фильтрация серых и цветных изображений. InComputer Vision, 1998. Шестая международная конференция, 4 января 1998 г. (стр. 839–846). IEEE.
Люстры-кубы покрывают комнаты изысканными геометрическими тенями
Анила Квайюм Ага, «Прекрасное отчаяние», лакированная сталь, галогенная лампа, 60 x 60 x 60 дюймов.Инсталляция в Музее американского искусства Амона Картера, 2021 г. Изображение предоставлено художником.
Пакистанско-американская художница Анила Квайюм Ага использует свой разнообразный опыт как источник вдохновения для своих невероятных инсталляций. Она строит замысловатые кубы, которые при освещении отбрасывают красивые исламские узоры со всех сторон комнаты. Эти драгоценные фонари не только исследуют видимую динамику между светом и тенью, но также воплощают другие полярности, такие как мужское и женское, религиозное и светское.
Родом из Пакистана, Анила живет и выставляет свое искусство в Соединенных Штатах с тех пор, как получила степень магистра иностранных дел в Университете Северного Техаса. «Живя на границах разных религий, таких как ислам и христианство, и в таких культурах, как Пакистан и США, мое искусство находится под сильным влиянием одновременного чувства отчуждения и мимолетности, которое пронизывает опыт мигрантов», — объясняет Ага My Modern Met.
В ее работах постоянно присутствует двойственность. Она использует твердые современные материалы, такие как сталь, для создания неземных, почти изящных предметов, покрытых традиционными исламскими геометрическими мотивами.Эти фонари проецируют свои богато украшенные узоры на глухие стены, чтобы наполнить общественные места своей историей. «Смешивая отражения и тени с твердыми формами и часто трансформируя полученные эффекты, мои работы стремятся одновременно быть успокаивающими для восприятия и концептуально сложными», — продолжает Ага.
Примечательно, что эти скульптурные люстры также исследуют взаимосвязь между 3D и 2D искусством, когда они создают плоские узоры на полу и потолке комнаты. Однако в этих очаровательных инсталляциях есть и более глубокие разговоры.«Моя работа посвящена размышлениям о природе границ и отчуждения, а также о силе диалога преодолевать гендерные, расовые, религиозные, культурные и природные барьеры, препятствующие истинным пересечениям и обменам между населением и культурами мира. », — добавляет она.
Вы можете узнать больше о творческой практике Аги, посетив ее онлайн-портфолио, и быть в курсе ее последних инсталляций, подписавшись на художницу в Facebook и Instagram.
Пакистанско-американская художница Анила Куаюм Ага создает невероятные художественные инсталляции, которые, кажется, функционируют как люстры в форме куба.

Anila Quayyum Agha, «Прекрасное отчаяние», лакированная сталь и галогенная лампа, 60 x 60 x 60 дюймов. Инсталляция в Музее американского искусства Амона Картера, 2021 г. Изображение предоставлено художником.
Anila Quayyum Agha, «Прекрасное отчаяние», лакированная сталь и галогенная лампа, 60 x 60 x 60 дюймов. Инсталляция в Музее американского искусства Амона Картера, 2021 г. Изображение предоставлено художником.
При освещении скульптурные произведения отбрасывают витиеватые геометрические тени на все пространство.
Анила Квайюм Ага, «Мерцающий мираж», лакированная сталь и галогенная лампа, 36 x 36 x 36 дюймов, 2016 г. Инсталляция в музее Джун Коллинз Смит, Оберн, Алабама, 2021 г. (Фото предоставлено Майком Кортезом)
Анила Квайюм Ага, «Мерцающий мираж», лакированная сталь и галогенная лампа, 36 x 36 x 36 дюймов, 2016 г. Инсталляция в музее Джун Коллинз Смит, Оберн, Алабама, 2021 г. (Фото предоставлено Майком Кортезом)
Анила Квайюм Ага, «Это НЕ убежище! 2», лазерная резка, алюминий с полимерным покрытием, лампочка, 93 x 58 x 72 дюйма, 2019 г. Инсталляция в музее Джун Коллинз Смит, Оберн, Алабама, 2021 г. (Фото предоставлено Майком Кортезом)
Анила Квайюм Ага, «Предельное пространство», «67» x 63». Инсталляция в Музее американского искусства Амона Картера, 2021 г. Изображение предоставлено художником.
Анила Квайюм Ага, «Красная волна», бумага, смешанная техника (графит, энкаустика, вышивка, майлар), 13,75 x 15,75 дюймов, 2020 г. Изображение предоставлено художником.
Анила Квайюм Ага, «Звуки тишины – 1», бумага, смешанная техника (вырез из бумаги, бисер, вышивка, майлар), 25” x 29.5″, 2020 г. Изображение предоставлено художником.
Анила Куаюм Ага: Веб-сайт | Фейсбук | Инстаграм
Сайт My Modern Met разрешил публиковать фотографии Анилы Квайюм Аги.
Статьи по теме:
Бамбуковая инсталляция «Дом-ловушка для рыбы» привлекает любопытство людей вместо рыбы
Рефик Анадол и BVLGARI представляют иммерсивную инсталляцию, созданную с помощью ИИ
Иммерсивная скульптурная инсталляция исследует взаимосвязь между цветом и светом
.