В компьютерной графике , Metaballs органические выглядящие п - мерные изоповерхности , характеризующиеся своей способностью объединяться вместе , когда в непосредственной близости от создания отдельных, смежных объектов. Такой вид «кляксы» делает их универсальными инструментами, часто используемыми для моделирования органических объектов, а также для создания базовых сеток для скульптинга . [1] Техника визуализации метабаллов была изобретена Джимом Блинном в начале 1980-х годов для моделирования взаимодействия атомов в сериале Карла Сагана « Космос» 1980 года . [2] Это также упоминается в разговорной речи как «эффект желе» вСообщество разработчиков движений и UX [3], обычно появляющихся в элементах пользовательского интерфейса, таких как навигация и кнопки. В клеточной биологии поведение метаболизма соответствует митозу , когда хромосомы генерируют идентичные копии самих себя посредством деления клеток.
Определение
Каждый метабалл определяется как функция в n измерениях (например, для трех измерений,; трехмерные метабалы, как правило, наиболее распространены, также популярны двухмерные реализации). Также выбирается пороговое значение для определения твердого объема. Потом,
показывает, ограничен ли объем поверхностью, определяемой метаболы заполнены на или нет.
Выполнение
Типичной функцией, выбранной для метабаллов, является закон обратных квадратов , то есть вклад в пороговую функцию падает в колоколе по мере увеличения расстояния от центра метабола.
Для трехмерного случая , где это центр метаболизма. Однако из-за разделения это дорого с точки зрения вычислений . По этой причине обычно используются приближенные полиномиальные функции . [ необходима цитата ]
При поиске более эффективной функции спада желательно несколько качеств:
- Конечная поддержка . Функция с конечным носителем стремится к нулю на максимальном радиусе. При оценке поля метаболизма любые точки за пределами их максимального радиуса от точки выборки можно игнорировать. Поиск ближайшего соседа может гарантировать, что нужно оценивать только соседние метабалы, независимо от общего числа в поле.
- Плавность . Поскольку изоповерхность является результатом сложения полей, ее гладкость зависит от гладкости кривых спада.
Простейшая кривая спада, удовлетворяющая этим критериям, - это , где r - расстояние до точки. Эта формулировка позволяет избежать дорогостоящих вызовов извлечения квадратного корня .
Более сложные модели используют гауссов потенциал, ограниченный конечным радиусом, или смесь полиномов для достижения гладкости. Модель Soft Object братьев Вивилл обеспечивает более высокую степень гладкости и по-прежнему позволяет избежать использования квадратных корней. [ необходима цитата ]
Простое обобщение метаболов - применение кривой спада к расстоянию от линий или расстоянию от поверхностей.
Есть несколько способов отобразить метаболы на экране. В случае трехмерных метаболов наиболее распространены два метода - это прямой перебор лучей и алгоритм маршевых кубов .
2D-метабалы были очень распространенным демонстрационным эффектом в 1990-х годах. Эффект также доступен в виде модуля XScreensaver .
Рекомендации
- ^ https://artofjoe.blogspot.com/2007/10/digital-sculpting-tutorial.html
- ^ http://steve.hollasch.net/cgindex/misc/metaballs.html
- ^ «« Эффект желе »в последнее время стал очень популярным и использовался во многих анимациях.… | Учебное пособие после эффектов, уроки Adobe After Effects, учебники по анимированной графике» . Pinterest . Проверено 11 августа 2020 .
дальнейшее чтение
- Блинн, Дж. Ф. (июль 1982 г.). «Обобщение алгебраического рисования поверхностей» . Транзакции ACM на графике . 1 (3): 235–256. DOI : 10.1145 / 357306.357310 .
Внешние ссылки
- Статья Поля Бурка о неявных поверхностях
- Статья о метаобъектах из Blender wiki
- Статья Metaballs с сайта SIGGRAPH
- « Исследование металлических поверхностей и изоповерхностей в 2D », 3 сентября 2008 г., Стивен Уитмор, gamedev.net