Processo di formazione dell’immagine

Modellazione della scena

Si definiscono gli oggetti, li si posiziona, si specificano proprietà come colori, materiali... L'output di questo stadio è la scena pronta per essere guardata.

Rendering

L'input di questo stadio è la scena prodotta dallo stadio di modellazione con una specifica del modo in cui la scena deve essere vista (osservatore, sorgenti luminose...). L'output di questo stadio è l'immagine (matrice di pixel con valori di colore, da inviare ad una finestra sullo schermo).

Dal modello geometrico della scena alla sua immagine (analogia col processo fotografico):

• Posizionare ed orientare la macchina fotografica rispetto alla scena (trasformazioni di coordinate).

• Scegliere l'apertura dell'obiettivo: le parti della scena che non sono "inquadrate" saranno tagliate (clipping).

• Scattare la foto: la parte di scena inquadrata viene proiettata su un piano (passaggio da 3D a 2D).

• Stampare la foto: rasterizzazione per passare da una descrizione vettoriale degli oggetti (fatta di primitive quali segmenti di linea e poligoni) ad un insieme di pixel nel frame buffer.

Modellazione

Come si specifica una scena:

- Primitive geometriche
Un pacchetto grafico mette a disposizione primitive geometriche (tipi predefiniti di oggetti che posso tracciare): punti, segmenti, triangoli, poligoni. Le primitive sono descritte in termini di vertici, dove vertice è una coppia (in 2D) o una terna (in 3D) di coordinate. Le coordinate dei vertici sono espresse in un sistema di riferimento, detto sistema di coordinate di modellazione (Modeling Coordinates). Ciascun oggetto della scena è descritto da un insieme di primitive.

- Attributi grafici
Ciascuna primitiva può avere attributi grafici che influenzano la sua apparenza quando sarà renderizzata. Es. traslucenza, trasparenza...

- Modularità
Una scena è composta di vari oggetti, ed anche un singolo oggetto può essere composto di parti. La scena viene composta collocando i vari oggetti in un sistema di riferimento comune, detto sistema di coordinate della scena o del mondo. Si possono anche collocare più copie dello stesso oggetto in posizioni diverse. Per collocare un oggetto nella scena lo si sottopone a trasformazioni geometriche: traslazioni, rotazioni, scalature (dette trasformazioni di modellazione). Inoltre posso sottoporre ogni copia di un oggetto ad attributi grafici diversi.

- Specifiche di vista
Ho la scena composta in coordinate del mondo. Devo specificare da dove e come voglio osservarla. Devo dire al sistema grafico:

• la posizione dell'osservatore (un punto), cioè dove è la macchina fotografica;

• la direzione di vista (un vettore), cioè verso dove la punto;

• la direzione dell'alto (un vettore), cioè come la tengo girata.

In base a queste informazioni il pacchetto grafico porta la scena in un altro sistema di coordinate, dette coordinate di vista (view coordinates), che è definito rispetto all'osservatore.

Per esempio, in OpenGL (altri sistemi hanno diverse convenzioni):

• l'origine è nel punto di vista;

• la direzione dell'asse y è la direzione dell'alto;

• la direzione dell'asse z è l'opposta della direzione di vista;

• la direzione dell'asse x è t.c. la terna di assi xyz sia orientata nel modo consueto.

La trasformazione da coordinate del mondo a coordinate di vista consiste in traslazione e rotazione (detta trasformazione di vista).