Tìm hiểu kỹ thuật tạo bóng cứng Shadow Volume (Đồ án tốt nghiệp)

-------o0o-------

ISO 9001:2008

TÌM HI U K THU T T O BÓNG C NG SHADOW
VOLUME

Sinh viên th c hi n:
G
Mã s sinh viên:

H I PHÒNG

Nguy n Ti
PGS.TS.
1351010036

2013


án t t nghi p

p H i Phòng

L IC

Em xin g i l i c
i các th y cô khoa Công ngh thông
i h c Dân L p H i Phòng, nh
nd y
d cho chúng em nh ng ki n th c b ích và quý giá trong su t 4

c qua, nh

cho chúng em hành trang
i.

Nguy n Ti

- CT1301

1


án t t nghi p

p H i Phòng

M cL c
L

U......................................................................................................................3
H A BA CHI U VÀ BÀI TOÁN T O BÓNG ..4

1.1. Khái quát v

h a 3 chi u................................................................... 4

1.1.1. Hi n th 3D(3D Viewing) ............................................................... 4
1.1.2 B

m và các phép ki m tra ........................................................ 11

1.2 Bài toán t o bóng .................................................................................. 12
1.2.1 Bóng và các d ng ngu n sáng........................................................ 12
1.2.2 M t s cách ti p c n trong t o bóng .............................................. 17
THU T T O BÓNG C NG B
VOLUME ...........................................................................................................................19

2.1

.............................................................................................. 19
....................................................................... 20

2.3

.......................................... 24

2.4 T o bóng kh i b ng thu t toán Z-Pass................................................. 27
2.5 T o bóng b ng thu t toán Z-Fail........................................................... 30
2.5.1. T t c các m

c c a bóng t v

2.5.2 T t c các m t sau c a bóng t v
2.5.3. V

yn

2.6

m nhìn ........................ 31

m nhìn ............................ 32

u c a kh i ................................................... 33
...................................................................... 35
C NGHI M....................................................36

3.1 Bài toán ................................................................................................. 36
3.2 Phân tích, l a ch n công c .................................................................. 36
3.2.1 Gi i thi u ngôn ng l p trình......................................................... 36
3.2.2 L a ch n công c ........................................................................... 37
3.3 K t qu

............................................................................. 37

K T LU N ................................................................................................. 39
TÀI LI U THAM KH O:................................................................................................39

Nguy n Ti

- CT1301

2


án t t nghi p

p H i Phòng

h a máy tính là m t l nh v c phát tri n nhanh nh t trong tin h c. Nó
c áp d ng r ng rãi trong nhi u l nh v c khác nhau thu c v khoa h c, k ngh , y

khoa, ki n trúc và gi i trí
H c vi n Công ngh
h a 3D b ng vi c phát minh ra thi t b hi n th

tn
(head-

u khi n b

nhìn có th th
c hình
thành m t trong nh

u
u

u tiên.

i d ng l p th 3D. T
c phát tri n r c r nh t c

i

h a 3D tr
h a máy tính.

c ng d ng r ng rãi trong h u h t t t c
v
n nh,
Ho t hình, ki n trúc và các ng d ng xây d ng các mô hình th c t i

không th không nh
n vai trò t i quan tr ng c
h a 3D trong vi c t o ra các
game s d
h a hi
và s t o nên m t n n công nghi p game phát tri n m nh m .

h

M
h a 3D là t o ra và mô t
ng, các mô hình
trong th gi i th t b ng máy tính sao cho càng gi ng v i th t càng t t. Vi c nghiên
c
thu t khác nhau c
h
n
m t m c tiêu duy nh
ng, các mô hình
c t o ra trong máy tính gi ng th t nh t. Và m
là t

ng.

Xu t phát t v

án c a em xây d ng g

KHÁI QUÁT V

H A BA CHI U VÀ BÀI TOÁN

T O BÓNG
3D, v
bi u di

m và các phép bi

i

.

C
K THU T T O BÓNG C NG B
SHADOW VOLUME
v

Shadow Volume

và các d ng ngu n sáng.
C NGHI M

Nguy n Ti

- CT1301

3


án t t nghi p

p H i Phòng

ng trong th gi i th c ph n l
ng 3 chi u còn thi t
b hi n th ch 2 chi u. Do v y, mu n có hình nh 3 chi u ta c n ph i gi l p.
Chi

n là chuy

it

c. Hình nh s

c hình thành t

t , ngày càng chi ti

các t

nh v i t
nh v

c

o trong kh
th trên màn hình)

nh vùng nhìn (là m

Vi c chuy n t các t
c:

th gi i sang t

th gi i. Cùng v i
ng c a camera
c hi n

c th c hi n theo

u tiên th c hi n m t phép bi
o tr v v trí và
ng tiêu chu
m nhìn (eyepoint) s
t g ct
ng
nhìn trùng v
ng âm c a tr c Z. Tr c X ch v phía ph i và tr c Y ch lên phía
trên trong màn hình. H t
m i này s
c g i là H t
M t (Eye
Coordinate System). Phép bi n i t t
th gi i sang các t
m t là m t
phép bi
c g i là phép bi
i hi n th (Viewing Transformation).
C t

th gi i và t
m
c bi u di n b i t
ng nh t
(Homogeneous Coordinates) v i w=1.
c th 2. T a

m

t trong m t kh i l

m

g

c cu i cùng, phép bi

c chuy n qua t
c a thi t b chu n hóa
cho vùng không gian mà ta mu
c
n:

có thành ph n z nh

i c ng nhìn (Viewport Transformation) là s

k t h p c a 1 phép co giãn tuy n tính và 1 phép t nh ti n. S chuy n thành ph n x
Nguy n Ti

- CT1301

4


án t t nghi p
và y c a t

p H i Phòng
thi t b chu n hóa

sang t

hình. Thành ph n z ( 1 z 1
c chuy
n [0,1] và s
chi u sâu (Depth-Value) trong thu t toán Z-Buffer (b
d ng cho vi c x

nh m t s

c th 2 bao g

c s d ng
cs

c hi n th .
c con :

- M t phép chi u chuy n t vùng nhìn sang 1 kh i l

t

Pixel c a màn

ng nh t:

nv i
ng h p s d ng phép

chi u tr c giao, vùng nhìn này s có d ng m t ng song song 3D v i các m t song
song v i các m t c a h t
m
ng h p s d ng phép chi
i
x ng, vùng nhìn s là m t hình tháp c t v
m t. H t
ng nh t (4 thành ph

u mút là g c t
c sau phép chi

c ah t
c g i là h t a

c t (Clipping Coordinate System). Phép chi u s là m t phép bi
i affine
ng h p phép chi u là phép chi u tr c giao. N u phép chi u là phép chi u
ph i c nh s không ph i là m t phép bi
1)

tiêu chu

i affine (Vì w s nh n m t giá tr khác

c ti p theo, các vùng c a không gian hi n th mà không n m trong kh i
c g i là kh i nhìn tiêu chu n) s b c

ng th
c ch a trong ho c là có m t ph n trong s
c thay
ch ph n n m trong kh i nhìn tiêu chu n m
c gi l i. Ph n còn l i
không c n quan tâm nhi u n a.
Sau khi c t g t, các t
ng nh t s
c chuy n sang t
c a thi t b
b ng cách chia x,y,z cho w. N u w nh n 1 giá tr
u, thì phép chia
này s
ng ph i c nh mong mu
c g i là phép chia ph i c nh (Perspective Division)

Nguy n Ti

- CT1301

5

án t t nghi p

p H i Phòng

Hình 1.1: T ng quan v hi n th 3D và các phép chi u.

Phép bi
i hi n th s
v
m nhìn trùng v i g c t
(xem hình 2.1) Tr c Y sau phép bi
hình. Tr c X s ch v phía ph i.
M t cách thu n ti

t camera
c cho tùy ý v m t camera
ng nhìn d c theo chi u âm c a tr c Z
ng s ch lên phía trên c a màn

nh v trí c a camera o là cho sãn v trí c a

m nhìn E , M
m trong khung nhìn R
ch lên phía trên trong màn hình.
Phép bi
Nguy n Ti

i hi n th s g
- CT1301

m tham chi u) và m

ng

s

c:

6


án t t nghi p

p H i Phòng

t phép t nh ti n s

m nhìn E v g c t

. Ma tr n bi

i

ng s là M t ( E ) . K t qu s

t phép quay s chuy
m t ph ng YZ. Vector

s ch

c v tr

v

c quay v trùng v i tr c Y n u

c h t ta s xây d ng t

vuông góc v i

n t c phù h p trong t

th gi i.
n

u

v

E

R

E

R

V

n

V

n

cv

ng nhìn

Z

Ch v phía ph i, vuông góc v i n

Ch lên gi ng

n u

( Oz )

X

ng góc v i n và u

Y

y ma tr n c a phép quay s là: M r (u,v, n)
n c a phép bi

u, v và

Nguy n Ti

- CT1301

i s là:

c tính t E , R và V

7


án t t nghi p

p H i Phòng

ng h p phép chi u tr c giao, vùng không gian hi n th là m t ng
song song trong h t
m tc ah t
m

m t. Các m t c a ng song song này song song v i các
c và v trí c a vùng không gian hi n th
c xác

nh b i t
m t xleft, xright, ybottom, ytop, zfront và zback . (xleft, ybottom) và (xright, ytop)
nh m t c a s trong m t ph ng chi u (ho c là b t k m t nào song song v i
m t XY) mà vùng không gian hi n th s
c hi n th
d ng hình vuông [-1,+1]2. zfront và zback

a s này ph i
m t ph ng c t

c và c t sau. T
c at tc
m trong không gian (ho c ít nh t là nh ng
m ta mu n nhìn) ph i th a mãn zback z zfront . Kho ng giá tr c a z ph
c
các giá tr chi u sâu (depth value) n
có giá tr chi u sâu nh

n [-

mg nm t

Hình 1.2 : Vùng không gian hi n th c a phép chi u tr c giao.
Phép chi u tr
theo th t :
nh ti n M t ( M ) s
t

c ah t

c b ng cách th c hi n các phép bi

i sau

a vùng không gian hi n th v g c

m t.

c c a vùng hi n th v

m i

chi u.

Nguy n Ti

- CT1301

8


án t t nghi p

p H i Phòng
i x ng qua m

mn mg

nh n giá tr z

nh
i x ng
bi

trên có th

c ch b ng m t phép

M s (S ) v i:

y ma tr n c a phép chi u tr c giao s là:

Thành ph
i affine. Phép chi
hình h c (các t s kho

i, b i vì phép chi u tr c giao là m t phép bi n
c s d ng trong các ng d ng c
n các quan h

Phép chi u ph i c nh phù h p và g
i quan sát c
i (b ng
m t m t) trong th gi i 3D. T t c
m trên m
ng th
m nhìn
s
c ánh x lên cùng m
m
nh
b it
thi t b chu n hóa x và y. N
c ánh x vào cùng m
m
trên màn hình, ta c n ph

m nào s
c hi n th b ng thu t toán Zu sâu c a chúng. Vì lý do này chúng ta c
m t thành ph n t
khác c a thi t b chu n hóa là z sao cho nó là m
u c a kho ng cách t
n m t ph ng m t XY. Kho ng cách t m t
n m t ph ng XY không b ng v i kho ng cách t
t g ct
c các m t s
c hi n th .
y, phép chi u tr c giao s
m (v i t
ng nh t) trong
h t
m t (x,y,z,1) v m
m (t
ng nh t) trong h t
c t
(x ,y ,z ,w
c a thi t b chu n hóa (affine) (x ,y ,z ) s
c
b ng cách chia x ,y ,z cho w (Phép chia ph i c nh):

Nguy n Ti

- CT1301

9

án t t nghi p

p H i Phòng

V i phép chi u ph i c nh, vùng không gian hi n th là m t hình tháp c t v i
u mút là g c t
.

Hình 1.3: Vùng không gian hi n th c a phép chi u ph i c nh cân x ng
(Symmetrical Perspective Projection)

Phép bi
l

i c ng nhìn ch g m m t phép t nh ti n và m

:
thi t b chu n hóa (x, y) v i

t

it

c chuy n qua

pixel.

nzv i
Giá tr z w này s
có giá tr z w nh s n

c co l
cs d
c nh

lo i b nh ng b m t b

- CT1301

.
n. Nh

m

m có giá tr z w l

Xây d ng ma tr n bi
i là công vi
n u ta th c hi n phép bi
i m t cách tr c ti p:

Nguy n Ti

n

n. Tuy nhiên s hi u qu

10

án t t nghi p

p H i Phòng

1.1.2
M tm

ng c a h u h

h a là v

c các

b c tranh ra màn hình. Màn hình là m t m ng hình vuông c a các pixel. M i pixel
hi n th
c 1 màu nh
nh. Sau các quá trình quét (bao g m Texturing
và fog
li
thành pixel, nó v n ch
m nh này ch a d li u chung cho m
chi u sâu. Các m

i
c là giá tr

qua m t lo t các phép ki m tra và các thao tác
c v ra màn hình.

N um

c các phép ki m tra (test pass) thì nó s tr thành các
v các pixel này, ta c n ph i bi
c màu s c c a chúng là gì, và thông
tin v màu s c c a m
m màu (Color Buffer).
tr d li u cho t ng pixel xu t hi
c g i là b
m (Buffer). Các b
m khác nhau s
t lo i d li u khác nhau cho pixel
và b nh cho m i pixel có th s khác nhau gi a các b
tb
m thì 2 pixel b t k s
c c p cùng m
m t bít thông tin cho m
ph bi

ng b nh gi ng nhau. M t b
c g i là m t bitplane. Có các b

m
m

-Buffer)
a. Khái ni m: Là b
giá tr chi u sâu cho t
c
dùng trong vi c lo i b các b m t n. Gi s
m sau các phép chi
c ánh

x vào cùng m
m nào có giá tr chi u sâu (z) nh
c vi
m có giá tr chi u sâu l
y nên ta g i b
m này là Z-buffer.
b. Depth test: V i m i pixel trên màn hình, b
m chi
cách vuông góc t
u giá tr chi u sâu c a m
c ánh x vào pixel
c coi là qua Depth test (depth test pass) và giá tr chi u sâu c
Nguy n Ti

- CT1301

ng
m
m
c

11


án t t nghi p

p H i Phòng

thay th cho giá tr
tr

m. N u giá tr chi u sâu c
m tra chi u sâu. (Depth test

Fail)

a. Khái ni m: B
trong khung c
B

m

cs d

gi i h n m t vùng nh
um
t o ra bóng ho

t o ra nh ph n x c a m t v t th

b. Stencil Test: Phép ki m tra Stencil ch
khuôn. (N u không có b

c th c hi n khi có b

m khuôn thì phép ki

m

c coi là luôn

pass). Phép ki m tra Stencil s so sánh giá tr
i m t Pixel
v i m t giá tr tham chi u theo m
c
GL_EQUAL, GL_GEQUAL, GL_GREATER hay là GL_NOTEQUAL. Gi s
hàm so sánh là GL_LESS, m
c coi là qua phép ki m tra
(pass) n
tham chi u nh
Ngoài ra OpenGL còn h tr m t hàm là
glStencilOp(GLenum fail, GLenum zfail, GLenum zpass);
Hà

nh d li u trong stencil Buffer s
i th nào n
m tra stencil. 3 hàm fail, zfail và zpass có th là

m

ng v i gi nguyên giá tr hi n t i, thay th nó v i 0, thay th nó b i m t giá tr
tham chi
m giá tr
c s d ng
n
u nó pass thì hàm zfail s
c dùng n u
c dùng n
c n u
không có phép ki

c th c hi n. M
nh c 3 tham s này là
GL_KEEP.

1.2

t vùng t i n m gi a m
hi n khi m t v t th

Nguy n Ti

c chi u sáng, xu t

c chi u sáng toàn b ho c m t ph

- CT1301

12


án t t nghi p

p H i Phòng

Bóng là m t trong nh ng y u t quan tr ng nh t c
vi c nh n bi t các v t th trong th gi i 3 chi u. Bóng giúp cho ta nh n bi

iv
cv

ic av t
bóng (occluder) v i m t nh n bóng (receiver), nh n bi t
c và d ng hình h c c a c v
bóng và m t nh n bóng.

Hình 1.4: Bóng cung c p thông tin v v
bên trái ta không th bi
c v trí c a con r
ph i ta th y v kho ng cách c a chúng so v i m

i c a v t th . V i nh
il
t 3 nh bên
t xa d n.

Hình 1.5: Bóng cung c p thông tin v d ng hình h c c a m t ti p nh n. Hình
bên trái ta không th bi
c d ng hình h c c a m t ti p nh n, còn m t bên ph i
thì d dàng th
c.

Nguy n Ti

- CT1301

13


án t t nghi p

p H i Phòng

Hình 1.6: Bóng cung c p thông tin v d ng hình h c c a con r i. Hình bên
trái con r i c

gi a nó c m cái vòng, và bên ph i nó c m cái m trà.

H u h t các thu
u có th
c chia
làm 2 lo i chính là bóng c ng (Hard shadow) và bóng m m (Soft shadow), ph
thu c vào lo i bóng mà nó t o ra.
c hi n th
c chia làm 2 ph n phân bi t: Ph n chính mà
n
c g i là vùng
bóng, vùng bao bên ngoài nó và
có m t ph n n
c g i là vùng n a bóng. Các thu t toán t o bóng
c ng là nh ph n vi m i th
u ch có 2 tr
c chi u sáng
(0) Chúng ch hi n th duy nh t ph n bóng c a bóng. Các thu t toán t o bóng
m m hi n th vùng n a bóng bên ngoài
x lý tính toán ph n m
c
ánh sáng b t quy t c trong vùng n a bóng)

Nguy n Ti

- CT1301

vùng
bóng trung tâm và ph i
.(K t qu t s phân b

14


án t t nghi p

p H i Phòng

1.7
.

h

c bi t nó là
thành ph n không th thi
t o ra bóng. Có ngu n sáng ch chi u theo m t
ng nh
ng ánh sáng m t tr i), có ngu n sáng chi u ra toàn khung
c
t khung c nh có th có nhi u ngu n sáng. Các ngu n sáng này có
th
c t t b t t ng cái gi
ng công t c v y. Theo mô hình ánh
sáng c a OpenGl thì ánh sáng g m có 4 thành ph n chính: Emissive Light, Ambient
Light, Diffuse Light, Specular Light. Các thành ph n này có th

c
l p v i nhau, và cu
c k t h p l i v i nhau.
Ambient Light là ánh sáng b phân rã b
ng và không th
nh
ng c a chúng. N u trong m t khung c
nh ngu n sáng thì k t
qu
d ng Ambient Light.

Nguy n Ti

- CT1301

15


án t t nghi p

p H i Phòng

Hình 1.8: Chi c

c chi u b ng Ambient Light.

Diffuse Light (ánh sáng khu ch tán) là ánh sáng chi u theo m
tuy nhiên khi nó g p m t b m t nó s b phân rã b ng nhau v m
nó sáng b
m

m hay t m

t m t nhìn
a. M i ngu
ng nh
u có thành ph n Diffuse Light.

Hình 1.9:

ng nh t,
ng, Vì th
nt

c chi u b ng Diffuse Light

Specular Light là ánh sáng ph n x . Khi g p m t b m t nó s ph n x l i
t ph n x . Nó có th
c nhìn th y trên nh ng b m t cong.
Ánh sáng xung quanh là m c sáng trung bình, t n t i trong m t vùng không
gian. M t không gian lý t ng là không gian mà t i
m i v t u
c cung
c p m t l ng ánh sáng lên b m t
nhau, t m i phía m i n Thông
th ng ánh sáng xung qua
c xác nh v i m t m c c th g i là m c sáng
xung quanh c a vùng không gian mà v t th
ng , sau
ta c ng v i c ng
sáng có

c t các ngu n sáng khác
có
c c ng
sáng cu i cùng lên
m t

m hay m t m t c a v t th
Ngu n

nh h

ng gi ng

nh ng gì mà m t tr i cung c p cho chúng

ta. Nó bao g m m t t p các tia sáng song song, b t k c
Nguy n Ti

- CT1301

ng

c a chúng có gi ng

16


án t t nghi p

p H i Phòng

nhau hay không. Có hai lo i k t qu c a ánh sáng nh h ng khi chúng chi u n
b m t là: khuy ch tán và ph n chi u. N u b m t ph n x toàn b (gi ng
m t
g ng) thì các tia ph n x s có h ng ng c v i h ng c a góc t i (Hình 8.1).
Trong tr ng h p ng c l i, n u b m t là không ph n x toàn ph n (có
nhám, xù xì) thì m t ph n các tia sáng s b to
các h ng khác hay b h p th ,
ph n còn l i thì ph n x l i, và l ng ánh sáng ph n x l i này t l v i góc t i.
ây chúng ta s quan tâm n hi n t ng ph n x không toàn ph n vì ây là hi n
t ng ph bi n (vì ch có nh ng i t ng
c c u t o t nh ng m t
m t
g

m i x y ra hi n t

ng ph n x toàn ph n), và

ng th i tìm cách tính c

ng

c a ánh sáng ph n x trên b m t.

óng

Các tính toán bóng th c ch t là vi
nh xem m
m trong khung

nhìn có n m trong vùng bóng không. M
n nó là m t phép ki m tra tính
hi n th c a m
m. Các thu t toán t o bóng c ng ph bi n là:
-

t t o bóng gi (Fakes Shadow) : các thu t toán t o bóng gi

bao g
ng h
c bi t t
nb
toán h c. Nh
t này ch
cs d
ng h
t(ví d
bóng ch v cho nh
c bi t, hay là bóng ch
c v lên m t m t
ph
o ra bóng làm cho ta có c m giác khá
th t.
Bóng kh i (Shadow Volume) : Bóng kh
t t o bóng c n
n c u trúc hình h c c a v
bóng. V
bóng ph
c t o b i các kh
nh và c nh vi n, là nh ng c

o nên
bóng kh i. M t tia sang khi chi u t i v t th s ti p xúc v i v t th t
m ho c
c nh vi
t m t ph ng nh n bóng. Nh ng c nh vi
nh vi n s t o ra
các m
a bóng kh i. T
a vào các phép ki m tra ta s ki m tra
cm
m trong khung c nh có thu c bóng kh i hay không.
Dùng b
bóng (Shadow Mapping)
t toán s d ng
nb
m chi
ng ch y u là s d ng b
chi u sâu
(hay còn g i là b
các giá tr chi u sâu khi t o nh t v trí c a
ánh sáng r
d ng các giá tr
c chi u sáng
hay n m trong bóng.
-

Nguy n Ti

- CT1301

17


án t t nghi p

p H i Phòng

L n theo tia sáng (Ray Tracing) : v i m
m t ta
vào không gian là m
ng th ng s c t vào c a s (màn hình) và ch m vào v t
th trong không gian (g n nh t t m t). T
m ch m v t th

m ch m vào v t th
i
nào mà ta chia ra các tia sáng khác

nhau.

.
:
khung (Frame Buffer Algorithms):

-

.
(Distributed and Bidirectional

-

Ray Tracing) :

-

.
-

nâng cao (Radiosity):

.

Nguy n Ti

- CT1301

18


án t t nghi p

p H i Phòng

PHÁP SHADOW VOLUME
2.1

.

2.1

Thu t toán bóng kh i là thu t toán t o bóng d a trên các thông tin v hình
d ng c a v t th c n t o bóng (Geometry Based Shadow Algorithm), vì th
h i ph i có các thông tin v tính k t n i c
a t t c các v t th
có th tính toán m t cách hi u qu và chính xác.
Các thông tin v v t th có th
cl yt m
nó th hi n hình d ng c
ng 3D b ng 2 danh sách:
nh.
Danh sách các c
Nguy n Ti

- CT1301

u và cu i c a t ng c nh.

19


án t t nghi p

p H i Phòng
nh và các c

th t cho thích h p.

Hình 2.2: Bi u di n c a m

Ngoài ra còn có th l y t

c t o ra khi ta s d ng các công c

xây d
Thu t toán bóng kh i còn là thu t toán trên t ng pixel (Per Pixel Algorithm)
Vì ta s th c hi n m t phép ki
c
v ra màn hình. Nó bao g m 2 ph n riêng bi t. Ph
hi
n vi c t o ra cái mà

u tiên chúng ta ph i th c
g i là bóng kh i.

.
M i v t th
i v i m i ngu n sáng s có m t bóng kh
ch xét v i m t ngu n sáng duy nh
t o ra bóng kh i là ta s
m
ác bao quanh vùng bóng kh i mà v t th t
i tìm ra danh sách các c nh vi n c
chúng là nh ng c nh ch y
t o ra bóng kh i, khi ánh sáng chi
c
không d ng l
p. Có th hi
ng c nh ti
v t th v i tia sáng.

Nguy n Ti

- CT1301

n ta s
xây d ng
c chi u
a v t th ,
n nh ng
p xúc c a

20


án t t nghi p

p H i Phòng

Hình 2.3: C nh vi

.

Hình 2.4: Khi nhìn t v trí c a ngu n sáng ta s không th y bóng và r t d
nh c
nh vi n.
t
c các c nh vi
c tiên ta c
nh m t nào c a v t
th s

c chi u b i ánh sáng và m t nào thì không. Vi
n khi ta
tt
c a ngu
nc am
am t
ph ng. Ta ch vi c thay t
ngu
t ph ng, r i tính k t
qu , n u k t qu
n và ngu n sáng n m cùng m t phía v i
m t ph
c chi u sáng. Th t
nh m
c chi u sáng
s
G i P[i](x,y,z) = a*x + b*

a m t th i

c a v t th .
L = (Lx, Ly, Lz) là v trí c a ngu n sáng.
n: S m t c a v t th
Procedure VisiblePlaneTest( )

Nguy n Ti

- CT1301

21

án t t nghi p

p H i Phòng

Begin
Side: interger;
For i = 0 to n do
Begin
Side =a*Lx + b*Ly + c*Lz + d;
if (Side>0) then P[i].visible = True
else P[i].visible = False;
End
End
M i c nh s có 2 m t ch a nó, m i c nh vi n s ph i có m
chi u t i b i ánh sáng và m t thì b che. B i vì n u c
sáng ho c là c
u b che thì c n
không ph i là c nh vi
thu t toán tìm danh sách các c nh vi
i d ng mã gi
G

c
c chi u

i c a v t th .

n: là s

Procedure Danhsachcanhvien()
Begin
for i = 0 to n do
if (P[i].visible = true}

// Ki m tra t t c

giác.

// N u m t ch

c chi u

sáng
Begin
for {t t c c nh c
if {c

do
trong danh sách c nh vi n}

- Lo i b nó ra kh i danh sách.
else
- Thêm c
End;
End;

Nguy n Ti

- CT1301

22


án t t nghi p

p H i Phòng

Code tìm danh sách c nh vi n
for(int ring=1; ring{
for(int i=0; i{
vertices[ring*(torusPrecision+1)+i].position=vertices[i].position.GetRotated
Y(ring*360.0f/torusPrecision);
vertices[ring*(torusPrecision+1)+i].normal=vertices[i].normal.GetRotatedY(
ring*360.0f/torusPrecision);
}
}
//calculate the indices
for(int ring=0; ring{
for(int i=0; i{
indices[((ring*torusPrecision+i)*2)*3+0]=ring*(torusPrecision+1)+i;
indices[((ring*torusPrecision+i)*2)*3+1]=(ring+1)*(torusPrecision+1)+i;
indices[((ring*torusPrecision+i)*2)*3+2]=ring*(torusPrecision+1)+i+1;

indices[((ring*torusPrecision+i)*2+1)*3+0]=ring*(torusPrecision+1)+i+1;
indices[((ring*torusPrecision+i)*2+1)*3+1]=(ring+1)*(torusPrecision+1)+i;

1;

indices[((ring*torusPrecision+i)*2+1)*3+2]=(ring+1)*(torusPrecision+1)+i+
}
}

//Calculate the plane equation for each face

Nguy n Ti

- CT1301

23


án t t nghi p

p H i Phòng

planeEquations=new PLANE[numTriangles];
if(!planeEquations)
{
errorLog.OutputError("Unable to allocate memory for %d
planes", numTriangles);
return false;
}
for(unsigned int j=0; j{
planeEquations[j].SetFromPoints(vertices[indices[j*3+0]].position,

vertices[indices[j*3+1]].position,
vertices[indices[j*3+2]].position);
}

2.3
nh vi n r i, chúng ta s t o ra bóng kh i
b ng cách xây d ng các t giác t m i c nh vi
a vào v trí c a ngu n sáng.
n
uc at
nh c a c nh vi
nh ti p theo s n
ng
th ng n i gi a ngu
nh này theo lý thuy t s
c chi u ra
vô c
s không c n thi t vì th ta s ch cho chúng các giá tr t
l n là
c.
nh c a m t c nh vi n b t k trong danh sách.
L là v trí c a ngu n sáng.
v3 và v4 s

m c n tìm t

t o ra t giác.

Const He_so_chieu 100 //H s chi u này

là m t s l n.

v3.x = (v1.x - L.x) * He_so_chieu;
v3.y = (v1.y - L.y) * He_so_chieu;
v3.z = (v1.z - L.z) * He_so_chieu;
v4.x = (v2.x - L.x) * He_so_chieu;

Nguy n Ti

- CT1301

24