Глава 6. Визуализация

В этой главе мы познакомимся с настройкой источников света и с методами построения реалистичных изображений спроектированных объектов для их последующей печати на цветном принтере. Заметим, что возможности Allplan не ограничиваются созданием лишь статических изображений.

Allplan позволяет создавать клипы формата AVI, которые, например, показывают изменение теней в течение дня. Вы сами можете задать траекторию движения камеры для «облета» сооружения и т.п. Мы предлагаем вам самостоятельно познакомиться с этими возможностями системы.

6.1. Немного теории

Тот процесс, изучением которого мы занимались до сих пор, на языке компьютерной графики называется твердотельным моделированием. Его результатом является так называемая каркасная модель объекта, которую вы можете во всех подробностях рассмотреть в окне изометрии. В момент перехода в окно анимации каркас покрывается поверхностями тех или иных цветов или регулярно повторяющимся рисунком — текстурой. Однако, согласитесь, что назвать полученное изображение реалистичным трудно. Качественная визуализация поверхности — непростая задача, при решении которой нужно учитывать особенности освещения, преломление света на границе материала и окружающего пространства, оптические свойства самой поверхности (прозрачность, рассеивание света, собственное свечение и т.п.). Процесс расчета реалистичных изображений с учетом перечисленных и ряда других эффектов называется рендерингом (визуализацией).

До начала рендеринга необходимо назначить материалы различным поверхностям и настроить физические параметры пространства, окружающего объект (освещение, свойства атмосферы и т.п.). Работая в среде Allplan, мы избавлены от необходимости проектирования самих материалов, поскольку в комплект поставки входит достаточно большой их набор.

Моделирование разнообразных свойств поверхностей сводится к расчету коэффициента их прозрачности и углов преломления лучей света на границе материала и окружающего пространства. При закраске поверхностей используются различные методы. Например, в методе Гуро (Gouraud) цвет примитива (например, прямоугольника) рассчитывается только в его углах, а затем линейно интерполируется по всей его поверхности. При использовании метода Фонга (Phong) цвет рассчитывается в каждой точке.

Из всех параметров пространства, окружающего объект, самым важным для нас является определение источников света. В трехмерной графике принято использовать некоторые аналоги физических источников света. Аналогом равномерного светового фона служит растворенный свет. Он не имеет геометрических параметров и характеризуется только цветом и интенсивностью. Источники типа солнца называются удаленными. Они имеют конкретные геометрические координаты.

Поскольку именно солнце является основным источником света такого типа, система Allplan имеет встроенную библиотеку его координат для различных населенных пунктов в различные дни года и время суток.

Другим важным типом источников света является точечный. По сути дела это обычная электролампа. Она испускает свет во всех направлениях и также характеризуется координатами своего положения в пространстве.

Направленный источник света (прожектор) характеризуется координатами, направлением светового потока и углом раствора конуса света.

Естественно, что при проектировании реальных сцен все эти источники света могут присутствовать одновременно и в любых количествах, создавая причудливые тени. Расчет таких сцен требует больших вычислительных мощностей и может продолжаться часами.

Заметим, что более качественно и быстрее с этой работой справляется другой программный продукт фирмы Nemetschek CINEMA 4D, название которого говорит само за себя.