基于三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)仿真adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)(編輯修改稿)
2024-07-23 10:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，包括物體造型、運(yùn)動(dòng)控制以及畫(huà)面的著色技術(shù)三部分。其中物體造型方面，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，對(duì)于物體的表示，主要包括體素構(gòu)造表示法和邊界構(gòu)造表示法。體素構(gòu)造表示法，也就是通過(guò)基本體素通過(guò)在三維空間的集合變化或布爾計(jì)算來(lái)組合而成；邊界構(gòu)造表示法則是通過(guò)放樣、拉伸、旋轉(zhuǎn)等方式來(lái)調(diào)整物體的點(diǎn)線(xiàn)面的構(gòu)成。而具體的物體類(lèi)型，也分為Polygon Polygon，多邊形、Patch Patch，面片、NURBS NURBS，曲面之分。其中多邊形主要是基于三角面片與四邊形面片拼接而成用以描述建筑、人物以及游戲的模型；而曲面是用數(shù)學(xué)函數(shù)定義的曲線(xiàn)曲面，表面精度可以調(diào)整；至于面片則是介于前兩者之間的一種表示模型，用Bezier定義。而無(wú)論物體用什么類(lèi)型，最終渲染的時(shí)候都是以多邊形方式計(jì)算結(jié)果。在運(yùn)動(dòng)控制方面，又分為通過(guò)關(guān)鍵幀和通過(guò)算法這兩種形式。根據(jù)設(shè)計(jì)者的關(guān)鍵幀，軟件通過(guò)對(duì)3D形狀差值計(jì)算或者借助于物理規(guī)律和算法描述生成中間的過(guò)渡動(dòng)畫(huà)。在著色方面，通過(guò)消隱算法 消隱算法：對(duì)一個(gè)物體著色時(shí)的必要信息有光源方向、顏色、表面特性、表面法線(xiàn)。表面法線(xiàn)的翻轉(zhuǎn)可產(chǎn)生表面的不可見(jiàn)，不可見(jiàn)表面叫消隱面。使不可見(jiàn)的消隱面在渲染時(shí)不顯示叫消隱算法。進(jìn)行畫(huà)面渲染，是生成真實(shí)感圖形或圖像的處理方法。 3Ds Max技術(shù)綜述 3Ds Max，最早是由Autodesk公司于1990年推出，是一款非常優(yōu)秀的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作軟件。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展壯大并與Windows NT的結(jié)合，已經(jīng)可以代替在NT出現(xiàn)之前僅僅依靠SGI圖形工作站進(jìn)行渲染工作的方法。支持多線(xiàn)程運(yùn)算的它，同時(shí)也為廣大的游戲開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，可以說(shuō)，豐富的插件是它具有良好的拓展性的先決條件之一。同時(shí)在3ds Max中，對(duì)于模型的描述建立在參數(shù)對(duì)象基礎(chǔ)上的。參數(shù)對(duì)象是指建立在坐標(biāo)系視圖當(dāng)中的任意可以使用數(shù)字來(lái)描述具體屬性的物體，而任何操作也都是針對(duì)于他們的，這也使它可以良好的將用自身搭建好的模型提供給第三方軟件使用的基礎(chǔ)。 D3D技術(shù)綜述 D3D技術(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是建立在矩陣上面的，在編寫(xiě)D3D應(yīng)用程序時(shí)，我們通常只使用44的矩陣和14的行向量，則如下的矩陣乘法是有意義的： 向量矩陣乘法。若v為14的行向量，T為44的矩陣，則乘積vT有意義。且其結(jié)果為14的行向量。 矩陣矩陣乘法。若T和R為44的矩陣，則乘積TR和RT都有意義，且結(jié)果為44的矩陣，但是結(jié)果并不一樣，這是矩陣乘法不具有交換性造成的。 具體來(lái)說(shuō)，44矩陣用來(lái)表示變換的思路大概如下：設(shè)置一個(gè)44的矩陣中元素的值，使其表示一具體變換。然后我們將某一點(diǎn)的坐標(biāo)或某一向量放入一個(gè)14的行向量v中。乘積vX就生成一個(gè)經(jīng)過(guò)變換的向量v’。 而普遍看來(lái)33的矩陣可能更適合3D變換，但是存在許多類(lèi)型的變化無(wú)法用33矩陣表示，比如說(shuō)平移、透視以及反射。從而導(dǎo)致13的行向量也需要拓展到14型的以契合于44矩陣。 但是同時(shí)也讓我對(duì)于第四個(gè)分量w的使用產(chǎn)生了疑問(wèn)。而在D3D中，對(duì)于w的處理方式如下：將點(diǎn)放入14的行向量中時(shí)。因?yàn)橄蛄坎缓恢眯畔?，所以沒(méi)有對(duì)向量定義平移變換，任何企圖對(duì)向量實(shí)施平移變換的運(yùn)算只能產(chǎn)生一個(gè)毫無(wú)意義的向量。并且為了防止對(duì)向量進(jìn)行平移變換，當(dāng)我們將13向量置入14的行向量時(shí)，將w分量置為0。 有時(shí)我們所定義的矩陣改變?yōu)橐粋€(gè)向量的分量w的值（w≠0和1），則會(huì)如下所示(其中p3≠1和0)：P=p1,p2,p3,11 0 0 00 1 0 00 0 1 10 0 0 0=p1,p2,p3,p3=p39。 可以看到，w= p3。當(dāng)w≠0和1時(shí)，我們稱(chēng)該向量處于齊次空間中，以區(qū)別3D空間。將齊次空間中的向量映射回3D空間的方法是：用w分量去除該齊次向量的每一個(gè)分量。同時(shí)在表示平移的時(shí)候，要想將向量（x，y，z，1）沿x軸平移px個(gè)單位，沿y軸平移py個(gè)單位或者沿z軸平移pz個(gè)單位，我們只要將該向量與如下矩陣相乘即可：Tp=1 0 0 00 1 0 00 0 1 0px py p z 1 而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，我們可以用以下3個(gè)矩陣將一個(gè)向量分別繞著x,y,z軸旋轉(zhuǎn)θ弧度，并且要注意的是，當(dāng)沿著旋轉(zhuǎn)軸指向原點(diǎn)的方向觀(guān)察的時(shí)候，角度是按照順時(shí)針?lè)较蚨攘康模篨θ=1 0 0 00 cosθ sinθ 00 sinθ cosθ 00 0 0 1Yθ=cosθ 0 sinθ 0 0 1 0 0 sinθ 0 cosθ 0 0 0 0 1Zθ=cosθ sinθ 0 0sinθ cosθ 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 經(jīng)常，指定的頂點(diǎn)并不正好和屏幕上的像素相匹配；當(dāng)這個(gè)發(fā)生的時(shí)候，D3D使用三角形光柵化原則來(lái)那些像素對(duì)應(yīng)到給定的三角形上。 1. 三角形光柵化原則 2． 點(diǎn)和線(xiàn)規(guī)則 3． 點(diǎn)精靈規(guī)則1. 三角形光柵化原則D3D使用頂左填充約定作為填充幾何算法。這同微軟GDI以及OpenGL的矩形填充約定相同。在D3D中，像素的中央是決定性點(diǎn)，如果中心在一個(gè)三角形中，那這個(gè)像素是三角形的一部分。像素中心是整數(shù)坐標(biāo)。這個(gè)D3D使用的三角形光柵化原則并不是必須應(yīng)用到所有可用的硬件上；你的測(cè)試或許揭示這些規(guī)則小的變化。下圖顯示一個(gè)左上角在（0,0）點(diǎn)的矩形，其右下角在（5,5）點(diǎn)；這個(gè)舉行填充了25個(gè)像素，就像你預(yù)期的一樣，矩形的寬度定義為右左，高度是底減去頂部。在頂左填充約定中，頂指的是水平跨度的垂直位置，左指的是一個(gè)像素寬度的水平位置。一個(gè)邊不能是頂邊，除非它是水平的；通常大多數(shù)三角形有唯一的左和右邊。頂左填充約定決定了當(dāng)一個(gè)三角形穿過(guò)一個(gè)像素中心時(shí)D3D的行為。下圖展示了兩個(gè)三角形，一個(gè)是（0，0），（5，0），（5，5）；而另外一個(gè)在（0，5），（0，0），（5，5）。這個(gè)例子中第一個(gè)三角形得到15個(gè)像素（黑色顯示），然而第二個(gè)得到10個(gè)像素（灰色顯示），因?yàn)樗麄児蚕?
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