Условия применения программы

 

Минимальные требования к аппаратным средствам и программному обеспечению ЭВМ:

Операционная система Microsoft Windows

Процессор Intel Pentium 133 МГц;

Оперативная память 8 МБ;

SVGA-видеокарта, видеопамять 1 МБ;

1 МБ свободного места на диске .

Обращение к программе

 

Передача управления программе осуществляется посредством запуска исполняемого файла grapher.exe.

Входные и выходные данные

 

Входные данные: общие параметры объектов сцены.

Выходные данные: изображение сцены.

Сообщения

 

При редактировании параметров могут возникать следующие сообщения (см. табл. 3.7.):

 

Таблица 3.7 «Сообщение программы»

Сообщение	Описание
«Пожалуйста введите число от A до B»	Требуется ввести действительное число из интервала [A;B] для заданного параметра.
«Пожалуйста, введите целое число от A до B»	Требуется ввести целое число из интервала [A;B] для заданного параметра.
«Пожалуйста, введите число»	Данный параметр может быть только числом. Сообщение возникает когда окно ввода не содержит знаков или содержит символы кроме цифр.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ

Описание экспериментов

 

Для исследования временных характеристик алгоритма обратной трассировки лучей были проведены эксперименты по увеличению размера рассчитываемого изображения при следующих условиях:

· Без использования текстур

· С использованием текстур

Эксперименты проводились на компьютере Intel Pentium III 566 МГц, 196 Мб ОП, графическая карта 3dfx Vodoo3 4 Мб.

Результаты экспериментов

 

Рис. 4.1

 

Из полученного графика, изображенного на рис. 4.1, можно заметить:

· С ростом количества пикселей вычислительные затраты возрастают линейно, что имеет большое значение при построении изображений больших размеров.

· Текстурирование и фактурирование требуют весьма небольших затрат времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Разработанная программа позволяет получать на экране растрового дисплея реалистическое изображение трехмерной сцены моря с лодкой и учитывать различные природные явления как ветер, блики на воде, благодаря алгоритму обратной трассировки лучей и глобальной модели освещения Уиттеда. Также были разработаны алгоритмы для решения частных задач: определение положения солнца в зависимости от даты и времени наблюдения и широты местности, расчет неровностей водной поверхности с помощью шума Перлина. Программа полностью удовлетворяет требованиям технического задания, обеспечивая:

· Возможность задания сцены с различными размерами и положением лодки, положением солнца и освещенностью, а также произвольно задавать расположение и направление луча камеры.

· Поддержку наложения на трехмерные объекты текстуры и фактуры.

· Улучшение качества изображения с использованием алгоритма стохастического суперсэмплинга.

· Русскоязычный интерфейс пользователя.

По результатам работы программы были сделаны выводы:

· Алгоритм обратной трассировки лучей обеспечивает высокую степень реалистичности изображения, однако скорость выполнения вычислений на однопроцессорных системах оставляет желать лучшего. Тем не менее, скорее всего, данный алгоритм будет широко использоваться на параллельных вычислительных машинах, таких как кластеры, а также MISD- и MIMD-машинах.

· Без дополнительной оптимизации увеличение размера изображения ведет к значительному увеличению времени построения.

· Алгоритм моделирования водной поверхности с помощью фактурирования шумом Перлина показал реалистичность изображения воды при достаточно низких вычислительных затратах.

В качестве дальнейшего развития комплекса предполагается сделать шумовую функцию трехмерной для улучшения динамичности воды, а также оптимизацию программы для большого количества примитивов и разбиение водной поверхности на треугольники с помощью сетки высот.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики / Пер. с англ. –М.:Мир, 1989. – 512 с.,ил.

2. Авдеева С.М., Куров А.В. Алгоритмы трехмерной машинной графики: учебное пособие. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1996. – 60 с., ил.

3. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. – М.: Диалог-МИФИ, 1995. – 288 с.

4. Prosise, Jeff. Programming Windows with MFC – 2nd ed. – Washington - Microsoft Press,1999. – 112 с., ил.

5. Страуструп Б. Язык программирования C++, спец. изд. / Пер. с англ. – М.: СПб.: Издательство Бином – Невский Диалект, 2002. – 1099 с., ил.

6. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о Вселенной.-М.: Наука, 1964.- 552с., ил.

7. Watt, Mark. Ligth-Water Interaction using Backward Beam Tracing // Computer Graphics, Volume 24, Number 4, August 1990 – London, Digital Pictures, 1990 – 23-32

8. Борн М., Вольф Э. Основы оптики.- М.: Наука, 1970, 885 с.

9. Hugo Elias. Perlin Noise // Сайт Virgin.net ISP:

URL: http://freespace.virgin.net/hugo.elias/models/m_perlin.htm

Приложение 1

 

Обозначения, использованные в диаграммах классов:

 

Класс:

Наследование класса B от класса A:

Агрегация классом А одного экземпляра класса В:

Включение классом А экземпляра класса В по указателю или ссылке: