Выбор, обоснование и описание используемых алгоритмов и понятий машинной графики. Типы, структуры данных и функции, использованные при реализации программного комплекса. Тип и структура файла для хранения ландшафта. Связи между модулями программы.
Аннотация к работе
2. Конструкторская часть 2.1 Выбор, обоснование и описание используемых алгоритмов и понятий машинной графики 2.1.1 Равномерная сетка высот 2.1.2 Сглаживание ландшафта 2.1.3 Трехмерные аффинные преобразования 2.1.4 Проецирование 2.1.5 Отображение в окне 2.1.6 Алгоритм Z-буфера 2.1.7 Освещение 2.1.7.1 Однотонная закраска (метод гранения) 2.1.7.2 Метод Гуро 2.1.7.3 Метод Фонга 2.1.7.4 Анализ методов Гуро и Фонга 2.1.8 Последовательность действий при визуализации сцены 2.2 Типы, структуры данных и функции, использованные при реализации программного комплекса 2.2.1 Представление исходных данных 2.2.2 Программа «Редактор карт» 2.2.2.1 Изообласти высоты 2.2.2.2 Равномерная сетка высот и ландшафт 2.2.2.3 Тип и структура файла для хранения карт изообластей 2.2.2.4 Распределение программы по модулям 2.2.2.5 Связи между модулями программы 2.2.3 Программа «Просмотр ландшафта» 2.2.3.1 Процедуры манипуляции изображением ландшафта 2.2.3.2 Z-буфер 2.2.3.3 Буфер кадра 2.2.3.4 Процедуры визуализации ландшафта 2.2.3.2 Тип и структура файла для хранения ландшафта 2.2.3.3 Распределение программы по модулям 2.2.3.4 Связи между модулями программы 3. Технологическая часть 3.1 Выбор языка программирования 3.2 Описание программного комплекса 3.2.1 Программа «Редактор карт» 3.2.1.1 Общие сведения 3.2.1.2 Интерфейс программы 3.2.1.3 Работа программы 3.2.2 Программа «Просмотр ландшафта» 3.2.2.1 Общие сведения 3.2.2.2 Интерфейс программы 3.2.2.3 Работа программы 3.2.3 Системные требования 4. Введение Решение задачи построения поверхности на основе карты изолиний или изообластей высот является одним из этапов создания геоинформационной системы (компьютерная система, которая хранит в базе данных описание и обеспечивает анализ объектов, расположенных на поверхности Земли). Кроме этого, в данной работе затронуты другие алгоритмы машинной графики: преобразование координат, проецирование, освещение. При работе с освещением реализованы следующие алгоритмы заполнения плоских граней (в данной работе - треугольников): · метод гранения (однотонной закраски с учетом ориентации нормали к плоскости грани); · метод Гуро - метод закрашивания граней трехмерных объектов, который использует билинейную интерполяцию интенсивности цвета в вершинах граней; · метод Фонга - метод, основанный на билинейной интерполяции векторов нормалей в вершинах граней. Наиболее распространенными из них являются: · аналитическая модель - для описания поверхности используются математические формулы, например функции от двух аргументов z = f(x, y); · векторная полигональная модель - для описания пространственных объектов используются такие элементы, как вершины, векторы, полилинии, полигоны, полигональные поверхности; · воксельная модель - представляет собой трехмерный растр. Циклы сглаживания ландшафта Пиксели для усреднения высот выбираются следующим образом: на K-ой итерации цикла производится усреднение высот пикселей с индексами (i - 1, j - 1), (i - 1, j), (i, j - 1) и (i, j), на (K 1)-ой же, в зависимости от номера цикла, усредняются высоты следующих пикселей: · в I цикле - пиксели тех же двух строк с индексами столбцов, увеличенными на 1; · во II цикле - пиксели тех же двух строк с индексами столбцов, уменьшенными на 1; · в III цикле - пиксели тех же столбцов со строчными индексами, увеличенными на 1; · в IV цикле - пиксели тех же столбцов со строчными индексами, уменьшенными на 1. Метод гранения позволяет получать изображения, сравнимые по качеству с реальными объектами, лишь при выполнении следующих условий: · источник света находится на большом расстоянии от объекта; · наблюдатель находится на большом расстоянии от объекта; · каждая грань тела является гранью многогранника, а не аппроксимирующей поверхностью; · поверхность аппроксимирована большим числом небольших плоских граней. Рис. 2.1.7.1.1.