Delenie povrchov

Delenie plôch typu Catmull-Clark

Delenie povrchov je v počítačovej grafike technika, pri ktorej sa vytvára z jednej plôšky alebo polygónu viac plôšok. Touto technikou získame jemnejší povrch. Prvýkrát bola predstavená spoločnosťou Pixar v krátkom animovanou filme s názvom Geri’s Game. Bolo to na konferencii Siggraph v roku 1998.

Detaily

Na začiatku schéma vezme povrch alebo akýkoľvek model vytvorený z trojuholníkov, štvoruholníkov alebo viacuholníkov. Tento začiatočný povrch voláme kontrolná sieť. Potom je táto sieť rozdelená na základe sady pravidiel. Pravidlá sa líšia od jedného delenia k druhému. Určujú koľko nových vrcholov bude pridaných do kontrolnej siete a na akú pozíciu budú posunuté. Následne sa tento nový povrch stane novou hladšou kontrolnou sieťou pre ďalšiu iteráciu delenia. Po každej iterácii dostávame jemnejší povrch pridaním vrcholov a nových plôšok. Nevýhodou je pri vyšších iteráciách veľký počet vrcholov, ktoré môžu zapríčiniť spomalenú odozvu v reálnom čase. V počítačovej grafike sa pre delenie povrchov používa termín Surface subdivision. V súčasnej dobre sa rozsiahlo používajú v 3D modelovaní a animácii.

Pravidlá delenia

Pravidlo delenia je predpis ktorý priraďuje skupine vrcholov rozsiahlejšiu skupinu vrcholov. Deliaca schéma má dva typy pravidiel topologické a váhové.

• Topologické udávajú ako získame graf vylepšeného objektu z grafu objektu vstupného tým, že generujeme nové vrcholy, hrany a plôšky.
• Váhové špecifikujú ako vypočítať pozíciu nových vrcholov na základe interpolácie medzi vrcholmi vstupného povrchu.

Spojitosť delenia Cn

Je stupeň parametrické spojitosti krivky v danom bode. Je to jedna z charakteristík deliacich schém. n nám hovorí koľko derivácii je spojitých.

Valencia vrcholu a výnimočné vrcholy

Valencia, stupeň vrcholu označuje počet hrán ktoré do vrcholu zasahujú. Regulárne vrcholy schémy voláme tie, ktorých je vyprodukovaných najviac počas delenia a majú tú istú valenciu. Hocijaké iné vrcholy nazývame výnimočné. To aké majú tieto vrcholy efekt na výslednú plochu, záleží na deliacej schéme. Niekedy nastanú problémy keď chceme analyzovať lmitu povrchu v blízkosti týchto výnimočných vrcholov. Väčšina schém neprodukuje výnimočné vrcholy počas delenia, a tak ich počet je daný kontrolnou sieťou, ktorú dostaneme na vstupe na začiatku delenia.

Typy delenia

• Aproximačné schémy delenia - pri tomto type delenia sa pozície vrcholov upravia tak ako budú najlepšie vyhovovať novému povrchu
  • Catmull-Clark - delenie ktoré sa dá použiť na hocijaký typ povrchu. Po prvej iterácii vždy vzniknú štvorsteny. Generovaný povrch je C2 spojitý, všade až na výnimočné vrcholy. Tento typ delenia je v súčasnej dobe najviac používaný v 3D aplikáciách a animácii.
  • Doo-Sabin - dokáže spracovať ľubovoľnú topológiu. Môže vytvárať nove plôšky s ľubovolným počtom vrcholov.
  • Loop - pracuje iba na povrchoch poskladaných z trojuholníkov, a po každej iterácii vzniknú iba trojuholníky. V súčasnej dobe sa moc nepoužíva.
  • Sqrt3
• Interpolačné schémy delenia - pri interpolácii sa od vrcholov vyžaduje aby zodpovedali pôvodným pozíciám
  • Butterfly (Motýľ)
  • MidEdge
  • Doo-sabin