О ОПТИМИЗАЦИЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ АНИМАЦИИ ПРИ ПОМОЩИ
РАСТРОВОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ УДАЛЕННЫХ ПРИМИТИВОВ
Удмуртский государственный университет, г. Ижевск
email: atrusov@gmail.com
Описание проблемы. На практике часто приходится визуализировать сцены, которые описываются большим количеством примитивов. При этом наблюдается тенденция роста числа примитивов, используемых при описании сцен. И сложность визуализируемых сцен, очень часто требует такой мощности вычислительных ресурсов, которых нет в наличии.
Отсутствие достаточных вычислительных ресурсов еще острее становится заметным при визуализации анимации. И чтобы уменьшить время визуализации начинают применять различные техники оптимизации. Ниже описывается один из приемов, который может использоваться при визуализации анимации.
Идея решения проблемы. Любой процесс визуализации результатом своей работы имеет растровое изображение. И было давно замечено, что на больших расстояниях мелкие примитивы становятся практически не различимы именно из-за растрового представления результирующего изображения. Но чем дальше от наблюдателя, тем большее количество примитивов попадает в поле его зрения. Наблюдается такой факт, что большое количество вычислительных ресурсов тратится на обсчет примитивов, которые, в конечном счете, занимают незначительную площадь результирующего изображения.
Данный факт, в частности, способствовал возникновению целого семейства LOD- технологий (Level Of Detail), суть которых заключается в подмене оригинального объекта на больших расстояниях его упрощенной копией или даже его растровым изображением.
В данной работе предлагается сделать следующий шаг: использовать растровое изображение не для отдельных объектов, а для всей сцены в целом. При этом решается ряд вопросов, необходимых для эффективного использования этого приема.
Виды решаемых задач. Данный прием рассматривается на примере двух распространенных задач:
· Визуализация ландшафтов на больших расстояниях;
· Визуализация объектов, которые можно наблюдать из ограниченного объема пространства.
И в том и в другом случае строится растровое изображение сцены, видимое с нескольких позиций. Но это построение выполняется до начала визуализации самой анимации. Благодаря этому, во время визуализации анимации вместо вывода большого количества удаленных примитивов, выводятся заранее построенные растровые изображения. При этом используется ряд приемов для гладкого и бесшовного соединения растровых изображений удаленных примитивов, с примитивами, которые отображаются в том виде, как они заданы при описании сцены.
Замена удаленных примитивов на растровые изображения позволяет повысить скорость визуализации, но увеличивает расход памяти на заранее посчитанные растровые изображения.
Математический аппарат. Для эффективного использования данного приема используется ряд формул и алгоритмов:
· Вычисление, на каком расстоянии выгоднее растровое представление примитивов;
· Вычисление, сколько растровых изображений, для каких множеств примитивов и из каких точек наблюдения необходимо построить, чтобы, компонуя их, получить гладкую анимацию при переходе из одной точки наблюдения в другую;
· Алгоритм компоновки растровых изображений при перемещении наблюдателя для гладкого перехода от одного растрового изображения к другому;
Алгоритм компоновки растровых изображений удаленных примитивов и примитивов, близко расположенных к наблюдателю, для гладкого перехода от растровых изображений к примитивам.
