Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Курсовая работа: Отрисовка сцены "Отражающиеся дорожки" алгоритмом обратной трассировки лучей

Название: Отрисовка сцены "Отражающиеся дорожки" алгоритмом обратной трассировки лучей
Раздел: Рефераты по информатике, программированию
Тип: курсовая работа Добавлен 14:36:35 10 апреля 2011 Похожие работы
Просмотров: 238 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Курсовая работа

на тему:

«Отрисовка сцены «Отражающиеся дорожки» алгоритмом обратной трассировки лучей»

Екатеринбург 2011 г.

Алгоритм работы программы

1) Заранее в программе заданы объекты и источники света, тип поверхности объектов, размеры окна для отображения изображения, цвет фона, а также координаты точки обзора;

2) Затем для каждого пикселя изображения рассчитываем цвет, для этого направляем лучи;

3) Если заданный луч не пересекает ни одного объекта сцены, то закрашиваем данный пиксель в цвет фона.

4) Если же заданный луч пересекает какой-либо объект сцены, то обращаемся к методу класса Ray рассчитывающему цвет в точке пересечения. Он в свою очередь обращается к аналогичному методу класса Sphere, который находит координаты точки пересечения луча с объектом, увеличивает длину луча (вектора) до точки пересечения с объектом, находит вектор нормали к поверхности в точке пересечения.

5) Программа передает все найденные выше параметры в метод класса Surface, который рассчитывает цвет в данной точке. В зависимости от свойств материала пересеченного объекта данный метод находит затененность, отражение, преломление в данной точке. При наличии двух последних генерируется новый луч, который трассируется (т.е. проходит заново пункты 3–5 данного алгоритма (рекурсия)). При трассировке этого луча мы получаем цвет в данной точке, который модифицируется при помощи коэффициентов и возвращается в главную функцию для последующей отрисовки.

Блок-схема программы

программа трассировка тень освещение

Заключение

В результате работы над программой были выполнены поставленные требования: реализована трассировка лучей с просчетом теней, освещения, отражения, преломления лучей, что является несомненным достоинством программы. Также задан объект – сфера. Недостатком программы считаю то, что не рассмотрены такие источники света, как свет окружающей среды и направленный свет.

Приложение 1

Полученное изображение

Приложение 2

Листинг Light.java

packageobjects;

/**

*

* @author Алексей

*/

// Источник света

public class Light {

public WorkVector lightvec; // позицияистоникасвета

public float lightred, lightgreen, lightblue; // цветисточникасвета

public Light (WorkVector v, float r, float g, float b) {

lightvec = v;

lightred = r;

lightgreen = g;

lightblue = b;

}

}

Приложение 3

Листинг Ray.java

package objects;

import java.awt. Color;

import java.util. Vector;

/**

*

* @author Алексей

*/

// Луч

public class Ray {

float max_distance = Float.MAX_VALUE; // максимальнаязначениедля currentDistance луча

WorkVector initRay; // началолуча

WorkVector finalRay; // направлениелуча

float currentDistance; // Текущее расстояние до обьекта

Sphere object; // Обьект, с которым произошло столкновение луча

public Ray (WorkVector eye, WorkVector dir) {

initRay = new WorkVector(eye);

finalRay = WorkVector.normalize(dir);

}

public boolean trace (Vector objects) {

currentDistance = max_distance;

object = null;

for (int i = 0; i < objects.size(); i++) {

Sphere object = (Sphere) objects.elementAt(i);

object.intersection(this); // проверка пересечения с объектом

}

return (object!= null); // возвращение true если было пересечение

}

public final Color Shade (Vector lights, Vector objects, Color bgnd) {

return object. Shade (this, lights, objects, bgnd);

}

}

Приложение 4

Листинг Sphere.java

package objects;

import java.awt. Color;

import java.util. Vector;

/**

*

* @author Алексей

*/

// Сфера

public class Sphere {

Surface surface; // типповерхности

WorkVector center; // положениесферы

float radius; // радиуссферы

public Sphere (Surface s, WorkVector c, float r) {

surface = s;

center = c;

radius = r;

}

public boolean intersection (Ray ray) { // поискпересечениясосферой

WorkVector dv = center.sub (ray.initRay);

float v = ray.finalRay.dot(dv);

if (v – radius > ray.currentDistance)

return false;

// нахождение суммы квадрата v и квадратов элементов вектора dv

float t = radius*radius + v*v – dv.x*dv.x – dv.y*dv.y – dv.z*dv.z;

if (t < 0)

return false;

// проверка знака пересечения и того что оно самое близкое

t = v – ((float) Math.sqrt(t));

if ((t > ray.currentDistance) || (t < 0))

return false;

ray.currentDistance = t; // расстояниедообьектапересеченияприравниваетсякcurrentDistance

ray.object = this; // текущий обьект становится объектом пересечения с лучем

return true;

}

public Color Shade (Ray ray, Vector lights, Vector objects, Color bgnd) {

// направление луча увеличивается на расстояние до точки пересечения

float px = ray.initRay.x + ray.currentDistance*ray.finalRay.x;

float py = ray.initRay.y + ray.currentDistance*ray.finalRay.y;

float pz = ray.initRay.z + ray.currentDistance*ray.finalRay.z;

WorkVector p = new WorkVector (px, py, pz); // нахождениеточкипересечениялучаиобьекта

WorkVector v = new WorkVector (-ray.finalRay.x, – ray.finalRay.y, – ray.finalRay.z); // нахождениевектора– отрицательногонаправлениялуча

WorkVector n = new WorkVector((px – center.x), (py – center.y), (pz – center.z)); // находитсявектор, которомупринадлежитнормальвтекущейточкеповерхности

n.normalize(); // получаемнормаль

return surface. Shade (p, n, v, lights, objects, bgnd); // возвращяестяцветвданнойточке

}

}

Приложение 5

Листинг Surface.java

package objects;

import java.awt. Color;

import java.util. Vector;

/**

*

* @author Алексей

*/

public class Surface {

public float ir, ig, ib; // цветобьекта

public float kRasseivania, kOtragenia, ns; // константыдляосвещенияобьекта

public float kt, kr; // коэффициентыматериала

private float TINY = 0.001f;

private float I255 = 0.00392156f;

private WorkVector luch;

public Surface (float rval, float gval, float bval, float d,

float s, float n, float r, float t) {

ir = rval; ig = gval; ib = bval; // задание цвета поверхности

kRasseivania = d; // рассеивающая составляющая поверхности

kOtragenia = s; // отражающая составляющая поверхности

ns = n;

kr = r*I255;

kt = t*I255;

}

public Color Shade (WorkVector p, WorkVector n, WorkVector v, Vector lights, Vector objects, Color bgnd) // возвращаетполученныйцветобьектавточке

// нормаль в точке пересечения (n)

// вектор направленный в точку из которой пришел лучь (v)

{

float r = 0; // обнуляем

float g = 0;

float b = 0;

for (int i = 0; i < lights.size(); i++) { // цикл, в котором расчитывается освещенность

Light light = (Light) lights.elementAt(i); // взятиетекущегоистчоникаосвещения

luch = new WorkVector (light.lightvec.sub(p)); // задаем вектор luch как вектор от источника освещения до точки обьекта

luch.normalize(); // нормализируем вектор luch чтобы получить вектор направления от источника освещения к точке обьекта

// ЗАТЕНЕННОСТЬ

WorkVector poffset = p.add (luch.mul(TINY)); // к основанию нового луча добавляется очень мальенький вектор luch чтобы при проверке не пересечь сам себя

Ray shadowRay = new Ray (poffset, luch); // создание луча проверки на затененность

if (shadowRay.trace(objects)) // в случае пеоесечения какого либо обьекта

continue; // переходим к следующему источнику освещения

float lambert = WorkVector.dot (n, luch); // нахождение коэффициента освещенности в зависимости от нормали обьекта в данной точке и напраления источника света

if (lambert > 0) {

if (kRasseivania > 0) {

float diffuse = kRasseivania*lambert;

r += diffuse*ir*light.lightred;

g += diffuse*ig*light.lightgreen;

b += diffuse*ib*light.lightblue;

}

if (kOtragenia > 0) {

lambert *= 2;

float spec = v.dot (lambert*n.x – luch.x, lambert*n.y – luch.y, lambert*n.z – luch.z);

if (spec > 0) {

spec = kOtragenia*((float) Math.pow((double) spec, (double) ns));

r += spec*light.lightred;

g += spec*light.lightgreen;

b += spec*light.lightblue;

}

}

}

}

// ОТРАЖЕНИЕ

if (kr > 0) { // если коэффициент отражения больше нуля, то обьект может отражать

float t = v.dot(n); // получение результата скалярного произведения вектора направленного к началу источника луча и нормали поверхности в данной точке

if (t > 0) {

t *= 2;

WorkVector reflect = new WorkVector (n.mul(t).sub(v));

WorkVector poffset = new WorkVector (p.add (reflect.mul(TINY)));

Ray reflectedRay = new Ray (poffset, reflect);

if (reflectedRay.trace(objects)) {

Color rcolor = reflectedRay. Shade (lights, objects, bgnd);

r += kr*rcolor.getRed();

g += kr*rcolor.getGreen();

b += kr*rcolor.getBlue();

} else {

r += kr*bgnd.getRed();

g += kr*bgnd.getGreen();

b += kr*bgnd.getBlue();

}

}

}

// ПРИЛОМЛЕНИЕ

if (kt > 0) {

WorkVector tr;

WorkVector incident = v.add(p);

float eta = (float) 0.7;

float c1 = incident.mul(-1).dot(n);

float c2;

c2 = 1 – eta*eta*(1-c1*c1);

if (c2 > 0.0) {

c2 = (float) (Math.sqrt(c2));

float maae = (eta*c1 – c2);

tr = incident.mul(eta).add (n.mul(maae));

tr.normalize();

WorkVector poffset = p.add (n.mul(-TINY));

Ray reflectedRay = new Ray (poffset, tr);

if (reflectedRay.trace(objects)) {

Color rcolor = reflectedRay. Shade (lights, objects, bgnd);

r += kt*rcolor.getRed();

g += kt*rcolor.getGreen();

b += kt*rcolor.getBlue();

} else {

r += kt*bgnd.getRed();

g += kt*bgnd.getGreen();

b += kt*bgnd.getBlue();

}

}

}

// чтобы избежать выход за границы

r = (r > 1f)? 1f: r;

r = (r < 0f)? 0f: r;

g = (g > 1f)? 1f: g;

g = (g < 0f)? 0f: g;

b = (b > 1f)? 1f: b;

b = (b < 0f)? 0f: b;

return new Color (r, g, b); // возвращениецветаточки

}

}

Приложение 6

Листинг WorkVector.java

package objects;

/**

*

* @author Алексей

*/

public class WorkVector {

public float x, y, z; // координатывектора

public WorkVector() {}

public WorkVector (float X, float Y, float Z) {

x = X;

y = Y;

z = Z;

}

public WorkVector (WorkVector v) {

x = v.x;

y = v.y;

z = v.z;

}

// методы

public float dot (WorkVector v) { // скалярноепроизведение

return (x*v.x + y*v.y + z*v.z);

}

public float dot (float Bx, float By, float Bz) {

return (x*Bx + y*By + z*Bz);

}

public static float dot (WorkVector A, WorkVector B) {

return (A.x*B.x + A.y*B.y + A.z*B.z);

}

public WorkVector add (WorkVector A) { // Векторсложения

return new WorkVector (x+A.x, y+A.y, z+A.z);

}

public WorkVector sub (WorkVector A) { // Векторразности

return new WorkVector (x-A.x, y-A.y, z-A.z);

}

public WorkVector mul (float A) { // Вектор, умноженныйначисло

return new WorkVector (x*A, y*A, z*A);

}

public WorkVector set (WorkVector A) { // Заданиекоординат

return new WorkVector (A.x, A.y, A.z);

}

public WorkVector set (float Ax, float Ay, float Az) {

return new WorkVector (Ax, Ay, Az);

}

public WorkVector cross (WorkVector B) {

return new WorkVector (y*B.z – z*B.y, z*B.x – x*B.z, x*B.y – y*B.x);

}

public WorkVector cross (float Bx, float By, float Bz) {

return new WorkVector (y*Bz – z*By, z*Bx – x*Bz, x*By – y*Bx);

}

public WorkVector cross (WorkVector A, WorkVector B) {

return new WorkVector (A.y*B.z – A.z*B.y, A.z*B.x – A.x*B.z, A.x*B.y – A.y*B.x);

}

public float length() { // Нахождение длины вектора

return (float) Math.sqrt (x*x + y*y + z*z);

}

public float length (WorkVector A) {

return (float) Math.sqrt (A.x*A.x + A.y*A.y + A.z*A.z);

}

public void normalize() { // нормализациявектора

float t = x*x + y*y + z*z;

if (t!= 0 && t!= 1) t = (float) (1 / Math.sqrt(t));

x *= t;

y *= t;

z *= t;

}

public static WorkVector normalize (WorkVector A) {

float t = A.x*A.x + A.y*A.y + A.z*A.z;

if (t!= 0 && t!= 1) t = (float) (1 / Math.sqrt(t));

return new WorkVector (A.x*t, A.y*t, A.z*t);

}

}

Приложение 7

Листинг Main.java

package ray_tracing;

import objects.*;

import java.awt. Color;

import java.awt. Frame;

import java.awt. Graphics;

import java.awt. Image;

import java.awt.event. WindowAdapter;

import java.awt.event. WindowEvent;

import java.util. Vector;

/**

*

* @author Алексей

*/

public class Main {

final static int kol_vo = 600;

static Image screen;

static Graphics gc;

static Vector listOfObjects;

static Vector listOfLights;

static Surface currentSurface;

static WorkVector eye, lookat, up; // векторынеобходимыедлязаданияпроекции

static float angle = 40; // уголобзора

static Color background = new Color (0,0,0); // цветфона

static int width=640, height=480;

static Frame frame = new Frame («Raytracing»); // созданиефреймадляотображения

public static void main (String[] args) {

frame.setSize (width, height);

frame.setLocationRelativeTo(null);

frame.setVisible(true);

screen = frame.createImage (width, height);

gc = screen.getGraphics();

gc.setColor (frame.getBackground());

gc.fillRect (0, 0, width, height);

frame.addWindowListener (new WindowAdapter() {

@Override

public void windowClosing (WindowEvent e) {

System.exit(0);

}

});

// задание списков обьектов и источников освещения

listOfObjects = new Vector (kol_vo, kol_vo);

listOfLights = new Vector (kol_vo, kol_vo);

// добавлениеисточникаосвещения

listOfLights.addElement (new Light (new WorkVector((float) 2, (float) 2, (float) 1), 1, 1, 1));

listOfLights.addElement (new Light (new WorkVector((float) – 3, (float) 5, (float) 3), 1, 1, 1));

for (int i=0; i<40; i++)

for (int j=0; j<10; j++)

{

// Задание материала для обьектов

currentSurface = new Surface (i*j*0.02f, 0.7f, i*j*0.01f, 0.4f, 0.4f, 10.0f, 0f, 0f);

// Добавлениеобьекта

listOfObjects.addElement (new Sphere (currentSurface, new WorkVector((float) i*(float) 1.0–9, (float) – 5*(float) Math.sqrt((float) i)+7, (float) – j*j*(float) 1.00+(float) 6), (float) 0.8));

}

currentSurface = new Surface (0.6f, 0.6f, 0.4f, 0.2f, 0.4f, 10.0f, 1.0f, 0.2f);

listOfObjects.addElement (new Sphere (currentSurface, new WorkVector((float) 20, (float) 0, (float) – 40), (float) 15));

eye = new WorkVector (5, 0, 40); // координаты точки обзора

lookat = new WorkVector (0, 0, 0); // координаты точки направления взгляда

up = new WorkVector (0, 1, 0); // вектор указывающий верх

Graphics g = frame.getGraphics();

WorkVector Eye, Du, Dv, Vp;

WorkVector look = new WorkVector (lookat.x – eye.x, lookat.y – eye.y, lookat.z – eye.z);

float fl = (float) (width / (2*Math.tan((0.5*angle)*Math.PI/180)));

Eye = eye;

Du = WorkVector.normalize (look.cross(up)); // вектор являющийся вспомогательным вектором для рендера «по оси х»

Dv = WorkVector.normalize (look.cross(Du)); // вектор являющийся вспомогательным вектором для рендера «по оси y»

Vp = WorkVector.normalize(look); // вектор являющийся вспомогательным вектором для рендера «по оси z»

Vp = (Vp.mul(fl)).sub((((Du.mul(width)).add (Dv.mul(height))).mul (0.5f)));

for (int j = 0; j < height; j++) {

for (int i = 0; i < width; i++) {

WorkVector dir = new WorkVector(((Du.mul(i)).add (Dv.mul(j)).add(Vp))); // заданиеточкиначалалуча

Ray ray = new Ray (Eye, dir); // задание вектора направления луча

if (ray.trace(listOfObjects)) { // если было найдено пересечение с обектом

gc.setColor (ray. Shade (listOfLights, listOfObjects, background)); // то точка получает расчитываемый цвет

} else {

gc.setColor(background); // Если не было пересечения с обьектами то точка имеет цвет фона

}

gc.drawLine (i, j, i, j); // рисование точки на буферном изображении

}

}

g.drawImage (screen, 0, 0, frame); // отрисовка всего изображения на экране

}

}

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений07:57:58 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
10:27:59 29 ноября 2015

Работы, похожие на Курсовая работа: Отрисовка сцены "Отражающиеся дорожки" алгоритмом обратной трассировки лучей

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(151009)
Комментарии (1843)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru