4.1 Sistem gledanja

Gledanje, kot sistem zaznavanja, se v racunalniski grafiki uporablja v povezavi s projekcijo tridimenzionalnih objektov na dvodimenzionalno ploskev. Cloveski vid ima zapleten nacin projekcije prostora. Mozne so razlicne poenostavitve, katerih skupni cilj je projekcija zeljenega prostora na velikost fotografskega filma. V racunalniski grafiki se namesto filma uporablja zaslon ali datoteka.

Izbira sistema gledanja in nacina projekcije je odvisna od namena uporabe. Razlicni modeli z uporabo kamere so predstavljeni v [Wat94]. Najveckrat je v uporabi perspektivna projekcija podobna projekciji kamere z majhno odprtino (camera obscura). Modifikacija omenjene projekcije, kjer je uporabljena le polovica piramide gledanja, brez obracanja slike, je prikazana na sliki 4.1. Velikost filma je dolocena s kotom gledanja in oddaljenostjo projekcijske ravnine od centra projekcije PRP.

 

Poleg perspektivne in paralelne projekcije so mozne tudi izpeljanke, ki bolje posnemajo cloveski vid na projekcijski ravnini. Take projekcije imajo vgrajen model tankih lec s katerimi je mozno kontrolirati fokusiranje, kar naredi objekte, ki niso v blizini ravnine fokusa, nekoliko zamegljene.

Pri metodi sledenja zarku se kot osnovni gradniki slike uporabljajo zarki, ki gredo skozi dolocene tocke v naprej predvidenem rastru. S tem projekcijo digitaliziramo na zeljeno stevilo rastrskih enot v smeri in . Kot parametre, ki dolocajo vidni prostor na sliki 4.1, je mozno izbrati razlicne spremenljivke kot so: velikost filma, smer, tocka gledanja, orientacija in oddaljenost ocesa od projekcijske ravnine. Na sliki 4.2 je prikazan sistem gledanja, primeren za metodo sledenja zarku saj uposteva tudi smer gradnje rastrske slike, ki se pri velikem stevilu zaslonov in rastrskih datotek zacenja v zgornjem levem kotu.

 

Cilj vsakega rastrskega sistema gledanja je dolocitev smeri povratnih zarkov , ki imajo izhodisce v tocki . Osnovni parametri, ki definirajo sistem gledanja na sliki 4.2 so:

polozaj ocesa

tocka v katero gledamo (sredisce dogajanja)

orientacija projekcijske ravnine v vertikalni smeri
h
oddaljenost projekcijske ravnine od ocesa

kot gledanja po horizontali

kot gledanja po vertikali

stevilo rastrskih enot v horizontalni smeri

stevilo rastrskih enot v vertikalni smeri

Pri dolocanju primarnih zarkov variramo celostevilcne indekse pozicije x in y v mejah

Izracun smeri primarnega zarka za podana indeksa x in y se doloci po sledecem postopku:

1. Dolocimo smer gledanja in jo normiramo

   

2. Z vektorskim produktom dolocimo enotski vektor na projekcijski ravnini v horizontalni smeri

   

3. Izracunamo enotski vektor na projekcijski ravnini v vertikalni smeri

   

4. Ob podanih kotih gledanja , in oddaljenosti projekcijske ravnine h zapisemo polovicno velikost filma v ustrezni smeri, kot:

   

5. Prestavimo koordinatno sredisce , tako da bo pri indeksu x=y=0 vektor kazal v zgornji levi kot. Vektor podaja ustrezni odmik v projekcijski ravnini in se ga zapise kot:

    

   V enacbi (4.7) se tudi obrne orientacija vertikalne osi , ker je taka orientacija bolj primerna za pisanje v rastrsko datoteko.

6. Koncno dolocimo smerni vektor primarnih zarkov , ki ga po potrebi normiramo

    

Iz slike 4.2 je razvidno, da je izracun smeri primarnega zarka v enacbi (4.8), neodvisen od izbire oddaljenosti projekcijske ravnine h. To pa zato, ker se ob predpisanih kotih gledanja , in locljivosti slike, velikost ene rastrske tocke (piksla) sorazmerno veca z oddaljenostjo h. Ce izberemo h = 1 se izracun vektorja v enacbi (4.8) se dodatno poenostavi.