Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô bộ môn Công nghệ thông tin Trường Đại học Dân lập Hải Phòng đã tận tình truyền dạy cho chúng em những kiến thức hữu ích và quý giá trong suốt 4 năm học vừa qua. đã trang bị cho chúng ta những hành trang quý giá để bước vào cuộc sống. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Đỗ Năng Toàn, người đã nhiệt tình tư vấn và hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này thành công. Đồ họa máy tính là lĩnh vực phát triển nhanh nhất trong điện toán.
Năm 1966, Sutherland tại Viện Công nghệ Massachusetts là người đầu tiên đặt nền móng cho đồ họa 3D bằng cách phát minh ra màn hình gắn trên đầu được điều khiển bằng máy tính đầu tiên. Kể từ đó, đồ họa 3D đã trở thành một trong những lĩnh vực đồ họa máy tính phát triển rực rỡ nhất. Nó được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực như điện ảnh, hoạt hình, kiến trúc và các ứng dụng xây dựng mô hình thực tế ảo… Và không thể không kể đến vai trò vô cùng quan trọng của đồ họa. Đồ họa 3D trong việc tạo ra các game sử dụng đồ họa hiện nay như Doom, Halflife... Có thể nói đồ họa 3D đã, đang và sẽ tạo nên một ngành công nghiệp game phát triển cao.
Mục đích chính của đồ họa 3D là tạo và mô tả các vật thể và mô hình trong thế giới thực bằng cách sử dụng máy tính giống nhất có thể với vật thể thực. Nghiên cứu các phương pháp và kỹ thuật khác nhau của đồ họa 3D chỉ có một mục tiêu là làm cho các nhân vật, vật thể và mô hình do máy tính tạo ra trở nên chân thực nhất có thể.
KHÁI QUÁT VỀ ĐỒ HỌA BA CHIỀU VÀ BÀI TOÁN TẠO BÓNG
Khái quát về đồ họa 3 chiều
- Hiển thị 3D(3D Viewing)
- Bộ đệm và các phép kiểm tra
Việc chuyển đổi tọa độ thế giới sang tọa độ màn hình được thực hiện theo ba bước. Hệ tọa độ mới này sẽ được gọi là Hệ tọa độ mắt. Phép biến đổi từ tọa độ thế giới sang tọa độ mắt là một phép biến đổi affine, được gọi là phép biến đổi khung nhìn.
Trong trường hợp sử dụng phép chiếu đối xứng, vùng quan sát sẽ là một hình chóp cụt với đỉnh là gốc của hệ tọa độ mắt. Hệ tọa độ đều (4 thành phần) thu được sau khi chiếu được gọi là Hệ tọa độ cắt. Trong trường hợp chiếu trực giao, không gian màn hình là hình bình hành trong hệ tọa độ mắt.
Các mặt của ống song song này song song với các mặt của hệ tọa độ mắt. Tọa độ của tất cả các điểm trong không gian (hoặc ít nhất là những điểm chúng ta muốn xét) phải thỏa mãn zback z zfront. Phép dịch Mt(M) sẽ đưa tâm của không gian hiển thị về gốc tọa độ của mắt.
Với phép chiếu phối cảnh, không gian được hiển thị là một hình chóp cụt với điểm cuối là gốc.
Bài toán tạo bóng
- Bóng và các dạng nguồn sáng
- Một số cách tiếp cận trong tạo bóng
KỸ THUẬT TẠO BÓNG CỨNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP SHADOW
Tạo bóng khối bằng thuật toán Z-Pass
Để xác định có bao nhiêu mặt trước và bao nhiêu mặt sau mà đoạn đó giao nhau, chúng ta sẽ sử dụng bộ đếm cho mỗi điểm để kiểm tra, điểm này sẽ tăng 1 đơn vị khi đi qua một mặt trước và giảm 1 đơn vị nếu đi qua một mặt trước. mặt sau của bóng khối. Nếu bộ đếm trả về giá trị 0 thì điểm đó không nằm trong vùng bóng. Nếu lớn hơn 0 nghĩa là điểm này nằm trong vùng bóng và sẽ không được vẽ. Bộ đệm stencil sẽ cung cấp cho mỗi pixel trên màn hình một "bộ đếm" và chúng ta có thể tăng giảm nó khi pixel đó được ghi vào bộ đệm khung.
Chúng ta thực sự cần phải vẽ bóng của vật thể, hay nói chính xác hơn là vẽ vật thể bằng bóng của nó. Để làm được điều này, chúng ta cần xác định xem một pixel có nằm trong bóng của khối đó hay không. Thuật toán xác định xem một pixel có nằm trong bóng của khối đó hay không khá đơn giản.
Nếu số mặt trước và mặt sau của bóng khối mà nó giao nhau bằng nhau thì điểm đó không nằm trong vùng bóng khối. Nếu nó cắt số mặt trước của bóng khối nhiều hơn số mặt sau mà nó cắt, điều đó có nghĩa là điểm đó nằm trong vùng bóng khối. Tính toán các hình chữ nhật bao quanh bóng đặc dựa trên các cạnh của đường viền và từ vị trí của nguồn sáng.
Đối với {Tất cả các mặt trước của bóng khối nhìn thấy từ vị trí quan điểm} thì hãy thực hiện nếu bài kiểm tra độ sâu đạt. Đối với {Tất cả các mặt sau của bóng khối nhìn từ vị trí quan điểm} thì hãy thực hiện nếu bài kiểm tra độ sâu đạt. Vẽ các cạnh đầu của các bóng đồng nhất khi chúng thực sự được vẽ.
Vẽ các mặt sau của bóng đồng nhất nếu chúng được vẽ. Bật chế độ kiểm tra stencil (chỉ những điểm có giá trị stencil = 0 mới được vẽ trên màn hình), xóa bộ đệm Z, bật chế độ ghi trên bộ đệm Z, bật nguồn sáng. Vẽ toàn bộ khung cảnh với các điểm có giá trị trong mẫu Bộ đệm là 0.
Tạo bóng bằng thuật toán Z-Fail
- Tất cả các mặt trƣớc của bóng từ vị trí điểm nhìn
- Tất cả các mặt sau của bóng từ vị trí điểm nhìn
- Vẽ bóng đậy nắp 2 đầu của khối
Đối với {Tất cả các mặt bóng của khối phía sau có thể nhìn thấy từ vị trí điểm nhìn}. Tất cả các mặt trước bóng từ phối cảnh Void SHADOW_MODEL::SetConnectivity() Void SHADOW_MODEL::SetConnectivity().
CHƢƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM
Bài toán
Phân tích, lựa chọn công cụ
- Giới thiệu ngôn ngữ lập trình
- Lựa chọn công cụ
Mô tả: Dự án này sẽ có bốn Tori xoay quanh một nguồn sáng điểm. Vẽ cảnh được chiếu sáng hoàn toàn khuếch tán và phản chiếu, trong khu vực không có bóng mờ (trong đó mẫu == 0). EXT_stencil_two_side: khối lượng bóng chỉ có thể được vẽ một lần cho mỗi đối tượng, không được hai lần.
ARB_vertex_program: Một chương trình đơn giản tính toán đỉnh giữa pháp tuyến của đỉnh và vectơ ánh sáng, và nếu giá trị này là âm thì đỉnh đó được chiếu tới vô cùng. Do thiếu vị trí bất biến giữa chương trình đỉnh và ống tiêu chuẩn, chương trình này được sử dụng làm đường dẫn ánh sáng.
Kết quả chƣơng trình
