Введение
1 Организация процесса геометрического моделирования и отображения трехмерных объектов в режиме реального времени 27
1.1 Основные компоненты графических систем реального времени 27
1.2 Анализ форм пространственных объектов и способов их описания 32
1.2.1 Объекты и модели в ГСРВ 32
1.2.2 Формы математического описания пространственных объектов . 38
1.3 Этапы и преобразования процесса отображения трехмерных объектов 48
1.3.1 Этапы процесса отображения 48
1.3.2 Пространственное отсечение примитивов 49
1.3.3 Преобразования пространственной динамики 51
1.3.4 Определение видимости примитивов 52
1.3.5 Текстурирование примитивов 54
1.3.6 Фильтрация текстурных изображений 57
1.3.7 Моделирование освещенности объектов 60
1.4 Аппаратная поддержка процесса отображения в ГСРВ 62
1.5 Анализ традиционного процесса компьютерного моделирования трехмерных объектов 67
Выводы к разделу 1 76
2 Концептуальное совершенствование геометрического моделирования и отображения трехмерных объектов на основе криволинейных примитивов 78
2.1 Основные положения концепции геометрического моделирования и отображения трехмерных объектов 78
2.2 Требования к форме и описанию криволинейных примитивов 84
2.3 Аппарат смешивающих функций в геометрическом моделировании и отображении пространственных объектов 91
2.4 Общая организация процесса геометрического моделирования и отображения пространственных сцен 95
2.5 Способы поддержания режима реального времени в процессе геометрического моделирования и отображения динамических объектов 104
Выводы к разделу 2 111
3 Геометрическое моделирование пространственных объектов с аналитической поверхностью на основе криволинейных примитивов 114
3.1 Использование поверхностей второго порядка в качестве геометрических примитивов ГСРВ 114
3.1.1 Математическое описание поверхностей второго порядка 114
3.1.2 Геометрические преобразования поверхностей второго порядка . 120
3.2 Использование бикубических поверхностей в качестве геометрических примитивов ГСРВ 126
3.2.1 Математическое описание бикубических поверхностей 126
3.2.2 Геометрические преобразования бикубических поверхностей 142
3.3 Геометрическое моделирование и отображение составных
поверхностей из отсеков второго и третьего порядка 148
3.3.1 Сопряжение поверхностей второго порядка 148
3.3.2 Сопряжение поверхностей третьего порядка 158
3.4 Определение видимости отсеков второго и третьего порядка 165
3.4.1 Выявление невидимых примитивов 165
3.4.2 Выявление участков примитива, невидимых из-за его кривизны . 174
3.5 Плоские примитивы как частный случай криволинейных примитивов 187
3.5.1 Геометрическое моделирование на основе укрупненных плоских примитивов 187
3.5.2 Метод выделения фрагментов как средство выделения контура плоского укрупненного примитива 192
Выводы к разделу 3 196
4 Геометрическое моделирование произвольных пространственных форм на основе рельеф-примитивов 199
4.1 Геометрические примитивы в виде участка моделируемой поверхности 199
4.1.1 Геометрический примитив в виде участка замкнутой поверхности произвольной формы 199
4.1.2 Геометрический примитив в виде участка незамкнутой поверхности произвольной формы 211
4.2 Геометрическое моделирование объектов сложной формы 215
4.2.1 Геометрические преобразования рельеф-примитивов 215
4.2.2 Образование составных поверхностей на основе рельеф-примитивов 227
4.2.3 Анализ видимости объектов, построенных из рельеф-примитивов 237
4.3 Исследование влияния смешивающих функций на геометрические и визуальные характеристики составной поверхности 240
4.3.1 Производная смешивающей функции и ее роль в сопряжении рельеф-сплайнов 240
4.3.2 Расширение возможностей формообразования за счет рационального выбора смешивающих функций 247
Выводы к разделу 4 256
5 Прикладные исследования и реализация результатов 259
5.1 Организация и структурная реализация процесса геометрического моделирования и отображения объектов в режиме реального времени 259
5.1.1 Организация вычислений в ГСРВ 259
5.1.2 Структура графического конвейера ГСРВ 265
5.2 Специализированная техническая поддержка геометрического моделирования и отображения криволинейных примитивов 273
5.2.1 Структура устройств для развертывания аналитических кривых и поверхностей 273
5.2.2 Применение нейропроцессора для развертывания примитивов, описываемых сплайнами 278
5.2.3 Обобщенная структура устройства для выполнения геометрических преобразований 286
5.2.4 Технические средства текстур ирования криволинейных примитивов 288
5.3 Методика и система компьютерного моделирования местности 297
5.3.1 Выбор характеристик рельефа при моделировании местности по карте высот 297
5.3.2 Отсечение рельеф-примитивов в географической системе координат 302
5.3.3 Программная система моделирования рельефа 308
Выводы к разделу 5 313
Заключение 319
Список использованных источников
