schillende technieken vrijwel gelijk.
Nadat alle vectoren zijn geconverteerd
naar polygonen, wordt gekeken welke
polygonen voor de toeschouwer direct
zichtbaar zijn. Alleen de zichtbare
polygonen worden geselecteerd. Valt
een polygoon gedeeltelijk binnen het
viewing frustum, dan wordt deze op de
rand van het viewing frustum afge
sneden. Viewing frustum is het voor
de gebruiker zichtbare deel van het
model. Met behulp van dit viewing
frustum wordt nagegaan welke poly
gonen in aanmerking komen om ge-
renderd te worden. Het bepalen van
het viewing frustum, het nagaan welke
polygonen zichtbaar zijn, is de eerste
stap in het rendering-proces. Nu al
leen de werkelijk zichtbare polygonen
te zien zijn, wordt het beeld verrasterd.
De polygoon wordt gevuld, waarbij
rekening wordt gehouden met de be
lichting. Een scan-lijn tast het beeld
van boven naar beneden af en con
verteert de polygonen naar pixels. Elke
pixel krijgt een waarde die wordt be
rekend aan de hand van het raster-
beeld dat gekoppeld is aan de poly
goon, de gedefinieerde landschapsin
formatie en de visuele hiërarchie van
de polygonen. De vier bekendste ren-
deringtechnieken zijn Gouraud- en
Phong-shading, Ray-Tracing en Radio-
sity [3] (fig. 5 t/m 7). De eerste twee
dateren uit begin jaren zeventig, ter
wijl de laatste twee methoden halver
wege de jaren tachtig het licht zagen.
Gouraud-shading beschouwt alleen
diffusie (verstrooiing van het licht).
De techniek is hierdoor niet erg realis
tisch, maar wel heel snel en wordt veel
gebruikt in real-time toepassingen
zoals vliegtuigsimulators. Phong-sha-
ding maakt behalve diffusie ook ge
bruik van spiegeling. Spiegeling mag
in dit geval niet worden verward met
weerspiegeling. Bij de eerste is alleen
sprake van oplichtende plekken op een
oppervlak, terwijl bij de laatste een
voorwerp werkelijk in het oppervlak
wordt gespiegeld. Hierdoor ontstaan
meer realistische beelden, maar dit
resulteert ook in een langere rekentijd
voor de computer.
Twee geavanceerdere post-Phong ren
dering-technieken zijn Ray-Tracing
en Radiosity. Beide zijn ontwikkeld
aan Amerikaanse universiteiten begin
jaren tachtig. Ze werden echter pas begin jaren negentig
voor het eerst gebruikt in commerciële software-pakketten.
Ray-Tracing berekent behalve diffusie en spiegeling ook de
weerspiegeling, transmissie, breking en buiging van het
licht. Ray-Tracing levert echter beelden op die super-real
zijn, ze zijn smetteloos en staan hierdoor te ver af van de
werkelijkheid.
Fig. 3.
Ortho-luchtfoto
,,gedraped" over
een TIN-model.
Een methode die zeer realistische beelden oplevert, is
Radiosity. Deze maakt gebruik van diffuse interaction. Een
lichtstraal die het model binnenkomt, raakt een oppervlak
en wordt vervolgens verstrooid. Deze verstrooide licht
stralen belichten vervolgens weer andere oppervlakken.
Deze procedure herhaalt zich een aantal malen totdat de
lichtstralen geheel zijn verstrooid. Vervolgens wordt de vol
gende lichtstraal die het model binnenkomt, beschouwd.
Het berekenen van zo'n beeld vergt zeer veel rekentijd. Het
grote voordeel is echter dat de beelden zeer realistisch zijn
en niet afhankelijk van de gezichtshoek van de gebruiker.
Als het beeld eenmaal is gerenderd, kan het vervolgens met
een snellere rendering-techniek (Gouraud-shading) vanuit
elke gewenste positie worden bekeken. Met behulp van de
ze verschillende rendering-technieken kunnen vervolgens
verschillende producten worden gegenereerd.
Producten
Beelden vanuit een 3D-model kunnen in twee soorten
worden verdeeld. Er kan onderscheid worden gemaakt
tussen statische en dynamische producten. Onder statische
producten worden beelden verstaan, waarop de gebruiker
geen invloed meer kan uitoefenen. Het betreft hier zoge
naamde stills, één dia van een specifieke situatie. Een ani
matie is ook een statisch product. Alhoewel hier een bewe
ging wordt gesimuleerd, kan de gebruiker behalve voor- en
achteruit spoelen niets aan het product veranderen. De toe
schouwer is bij statische producten dus afhankelijk van de
door de ontwerper gekozen invalshoek. Door een goede
communicatie tussen gebruiker en ontwerper wordt ge
tracht deze invalshoek zoveel mogelijk overeen te laten
komen. Het grote voordeel van statische producten is dat
ze niet afhankelijk zijn van snelle en dure hard- en software.
Bijna iedereen heeft tegenwoordig de beschikking over een
CD-ROM speler of een videorecorder. Een breed publiek
kan met statische producten snel en eenvoudig worden be
reikt.
501
GEODESIA
1997-11
