Проверка и използване на библиотеката на листата в itoo софтуера Forest Pack Pro за създаване
Кой знае, че не знае нищо, е мъдро. Кой друг знае какво не знае, може да попита за това. И ако най-накрая знаете къде да намерите това, което не знаете, можете да го потърсите. Алберт Айнщайн
Благодарности Първо, бих искал да използвам възможността да благодаря на всички, които ме подкрепиха и мотивираха по време на подготовката на тази бакалавърска дисертация. Особено бих искал да благодаря на Франк Рингвалд и Кристиан Малтерер, които се грижеха за работата ми, а оттам и за мен. Не само, че многократно давахте ценни указания чрез критичен разпит, моралната подкрепа и мотивация също бяха непобедими. Ти ме накара да се замисля над границите си. Благодарим ви за търпението и усилията. Бих искал също да благодаря на сестра ми и приятелите ми, които са правили корекции в продължение на много часове. Те посочиха слабости и като неспециалист успяха многократно да покажат къде все още има нужда от обяснение. Специални благодарности също отиват на приятелката ми, която ме подкрепи психически, особено по време на последния изблик. Не на последно място бих искал да благодаря на родителите си, защото те винаги са били до мен не само финансово, но и емоционално по време на следването ми.
Изследване и използване на библиотеката Laubwerk в itoo Software Forest Pack Pro за създаване на реалистична среда. Изпратено от: Томас Хелмут Роден: 19 май 1986 г. в Науен 1-ви изпитващ: Франк Рингвалд 2-ри изпитващ: Кристиан Малтерер Берлин, на: 28/02/2014
Съдържание 1. Въведение 4 1.1. Предговор 4 1.2. Проблем и цел на дипломната работа 4 2. Основи 7 2.1. Обща информация за растителността 7 2.2. Видове растителност 7 2.3. Зони на растителност 8 2.3.1. Тундра 8 2.3.2. Северна иглолистна гора 8 2.3.3. Широколистни и смесени гори 8 2.3.4. Степ 9 2.3.5. Твърди широколистни дървета 9 2.3.6. Пустиня 9 2.3.7. Савана 10 2.3.8. Тропическа гора 10 2.4. Обща информация за дърветата 10 2.5. Структура на дървото 11 3. Процедура за създаване на виртуални растения 16 3.1. Процесуална процедура 16 3.1.1. Фрактали 16 3.1.2. Системи на Линденмайер 19 3.2. Билбордове 23 3.3. Моделиране на растенията ръчно 26 1 1
4. Области на приложение на цифрово създадени пейзажи 29 4.1. Филм 29 4.2. Реклама 32 4.3. Видео игри 33 4.4. Архитектура 34 5. Описание на програмите 37 5.1. itoo Software Forest Pack Pro 37 5.1.1. Основни положения за itoo Software Forest Pack Pro 37 5.1.2. Обяснение на потребителския интерфейс и неговите атрибути за програмата 38 5.2. Листа 51 5.2.1. Основи на листата 51 5.2.2. Обяснение на потребителския интерфейс и неговите атрибути за програмата 51 6. Описание на изпълнението 55 7. Практическа разработка 58 7.1. Критерии за изпитване 58 7.2. Описание на експеримента 59 7.3. Оценка на критериите 65 8. Заключително съображение 70 8.1. Заключение 70 8.2. Outlook 71 9. Списък на източници 72 10. Списък на фигури 74 2 2
да се получи. Областта на приложение на цифрово генерираните пейзажи също е важна и допълнителен аспект в практическата част на тази работа. Използвайки илюстрации на софтуера и обяснения на отделни параметри на програмите, е възможно да се изгради по-добро разбиране. След показване на тази информация се описва структурата на цялостна сцена. В тази област някои настройки са обяснени по-подробно, както и допълнителни необходими обекти, които трябва да присъстват, за да се създаде реалистична растителност. Визуализациите на изхода показват възможностите с програмите, които са налични в момента. Този раздел също така съдържа оценки на резултатите, кои настройки могат да доведат до съответни резултати и за какво се използват. След това е показано кратко сравнение на виртуалната и реалната растителност. Накрая са представени предложения за подобрения, които трябва да изяснят по-добрата работа с програмите. В тази работа всички използвани английски думи са показани в курсив. Въведение// Проблем и цел на дипломната работа 5 5
където те след това се превръщат в органични съединения. Тези вещества от своя страна са необходими за растежа на дървото и за продължаването му. В следващата част отделните компоненти са разгледани по-подробно, за да се илюстрира тяхното значение за съществуването на дърветата. Фигура 1 2.5. Структура на широколистно дърво Структура на дървото Многобройните малки детайли, които могат да се появят, когато става въпрос за близък план, са важни за оптималното визуално представяне на дърво. Корените са най-вече скрити в недрата. Следователно важността е по-отзад, но не трябва да се забравя напълно, тъй като те също могат частично да изплуват в дъното на дървото. Фигура 2 Необичайни корени Фигура 3 Необичайни корени Основи/структура на дървото 11
При определени обстоятелства този външен вид може да направи изключително впечатляващ дисплей възможен, както може да се види на фигури 2 и 3. Трябва също да се отбележи, че има различни видове корени. Фигура 4 Коренови системи Например в смърча могат да се намерят така наречените плитки корени. При елхите това са сърдечните корени, а при боровете - кореновите корени (Фигура 4). Стволът на дървото се свързва с корените и е изграден на няколко слоя. Започвайки отвътре, слоевете се състоят от сърцевина, бяла дървесина, камбий, лик и кората или кората е най-важна за външното, визуално представяне (Фигура 5). Това се състои главно от мъртви клетки на лубния слой, който предпазва дървото от влиянието на околната среда [Gartentipps2014]. Фигура 5 Структура на ствола на дървото Основи/структура на дървото 12
Кората има разнообразен външен вид и следователно е много индивидуална отличителна черта на всеки дървесен вид, както може да се види на фигури 6 и 7. Фигура 6 Кора на дърво Фигура 7 Кора на дървото Последна, важна характеристика на дърветата са листата. Подобно на кората, те са много различни при различните видове и при по-внимателно разглеждане също показват Фигура 8 Представяне на най-разнообразните форми на листа, основи/структура на дървото 13
изисква се високо ниво на детайлност. Например, листата се различават по формата на листа, както може да се види на Фигура 8. Освен това листата се различават по жилките или структурите си, както може да се види на фигури 9 и 10. Фигура 9 Листни жилки на лист Фигура 10 Игленообразен лист Основи/структура на дървото 14
03 Процедура за създаване на виртуални растения
показан като едномерна структура, но по-късно може да бъде разширен до второ и трето измерение [Jo/Ey2001]. Фигура 21 Комплексен пример за бактерии С помощта на костенурката, наричана още костенурка в американската употреба, това представяне може да бъде изяснено чрез използване на следните правила за визуализиране на последователността на движение на костенурката. С помощта на следните правила костенурката може да се движи и това движение може да бъде представено визуално. F - Изчертава елемента F - Придвижва се напред с дължината на елемента F G - Изчертава елемента G - Премества дължината на елемента G напред + - завърта δ обратно на часовниковата стрелка - - завърта δ по посока на часовниковата стрелка [- Забележка текуща позиция] - Върнете се на последната отбелязана позиция.Азбуката на костенурката е определена по този начин и ще изглежда така: V =. Последователността F + F + FF ще бъде представена от костенурката, както следва: Фигура 22 Последователност F + F + FF с помощта на костенурката Ако δ се интерпретира като 90, разположението F [+ F] [- FF] F ще бъде отвън, както следва: Фигура 23 Последователност F [+ F] [- FF] f с използване на костенурката Метод за създаване на виртуални растения/процедурен метод 21
С помощта на интерпретацията на костенурките могат да се реализират структури или клонове от всякакъв вид. Чрез добавяне на нарастващи стъпки на итерация, резултатите стават все по-разклонени. В показания пример (фигури 24 и 25) се използва само елемент F и е показан като зелена линия. Параметърът δ е 30. Още след четвъртата итерация се изпълняват команди за рисуване на костенурка 1116. Тази цифра е пример за скобена 0L система [Jo/Ey2001]. Фигура 24 Правило за производство с все по-разклонени резултати Фигура 25 Визуален пример В този пример (Фигури 26 и 27) елементът F се допълва чрез добавяне на параметъра I, който служи само за генериране на клона. Елемент I обаче няма физическа дължина. Този пример ясно показва независимостта на костенурката. Ако разгледате по-внимателно малък клон, можете да видите, че той винаги има същата форма като цялото растение. Следвайки последователността на Фигура 26 Правило за производство с нарастващ елемент I Фигура 27 Визуален пример за метода за създаване на виртуални растения/процедурен метод 22
Фигура 32 Подравнена към камерата Фигура 34 Фигура 36 Изглед от камерата Фигура 33 Фигура 35 Подравнена към камерата - алфа изглед от птичи поглед Разлика към Фигура 34 Фото текстурите означават важно спестяване в броя на полигоните5 и по този начин също така пъти за изобразяване. Това трябва да стане ясно, че е възможно да се създадат огромни гори за кратък период от време, без да се претоварват компютрите от онова време. Използвайки например компоненти за прозрачност, е възможно дървото, което е перпендикулярно на квадратна повърхност, да изглежда правилно от определена перспектива. Ако обаче ъгълът на гледане се промени, бързо става ясно, че този тип дисплей може бързо да достигне своите граници. Тъй като това е просто плоска текстура, само линия ще бъде видима, когато се гледа отстрани. Вероятно най-ефективното решение на проблема е автоматичното подравняване на фото текстурите, наричани още билбордове6, към гледната точка 5 Полигонът е равна повърхност, която е свързана поне с три точки. 6 Billboards е английският превод за билбордове или рекламни табели. Процедура за създаване на виртуални растения/билбордове 24
04 Области на приложение на цифрово създадени пейзажи
05 Описание на програмите
софтуер itoo, в който стойностите работят глобално, настройките са отделни за всяка текстура. Фигура 62 Override Map Чрез активиране на Override е възможно да редактирате настройките (Фигура 62). В лявата област са възможни същите опции, които вече са били видими в командния панел на софтуера itoo. С увеличаването на вариацията също е възможно да се определи промяната, приложена към отделен обект или към целия обект. Има и функцията Blending Mode. Може да се използва за определяне как съществуващата текстура трябва да се смесва с ръчните настройки и предлага по-бърза и по-индивидуална работа. Програмата се занимава и с персонализирани шейдъри. Това позволява подобрено показване на билбордовете. В момента обаче това подобрение е възможно само с рендиращия двигател Mental Ray. В този раздел е важно да се гарантира, че се използват само материали от Forest Pack Pro, в противен случай могат да възникнат грешки или да не се види ефект при промяна на стойностите. В точка Trace Depth - максималното описание на програмите/itoo Software Forest Pack Pro 48
06 Описание на изпълнението
07 Практическа разработка