Построение реалистических изображений. Введение

Свойством глаза, имеющим значение для машинной графики, является то, что границы областей постоянной интенсивности кажутся более яркими, в результате чего области с постоянной интенсивностью воспринимаются, как имеющие переменную интенсивность. Это явление называется эффектом полос Маха (по имени открывшего его австрийского физика Эрнста Маха). Эффект полос Маха наблюдается, когда резко изменяется наклон кривой интенсивности. Если кривая интенсивности вогнута, то в этом месте поверхность кажется светлее, если выпукла — темнее (рис. 23.1).

Эффект полос Маха особенно хорошо заметен на полутоновых поверхностях, заданных многоугольниками. Если интенсивность многоугольников определяется с учетом направления вектора нормали, то на ребрах этих многоугольников интенсивность будет резко меняться. Эффект полос Маха, мешающий глазу создавать сглаженное изображение сцены, виден на рис. 23.2a. Увеличивая количество полигональных граней, его можно ослабить, но полностью уничтожить нельзя (рис. 23.2b).

Еще одно интересное свойство человеческого глаза, связанное напрямую с нашим мышлением. Ниже представлены две картинки: лестница, идущая все время вниз и треугольник Пенроуза. При беглом рассматривании вы не замечаете ничего особенного в треугольнике. Дело осложняется, если вы пытаетесь представить его пространственную форму. Мозг отказывается принять реальность. Глаз здесь спорит с логикой. Попробуйте прикрыть пальцем одну из вершин (лучше верхнюю) и вы увидите, что все в порядке. Загадка в том, что мы пытаемся представить его себе плоским, а он объемен, и получается на рисунке таким только потому, что художник взглянул на него из особой точки.

Рисунок лестницы же построен так, что мы считаем замкнутой фигуру, которая замкнутой быть не может. Все дело в точке зрения на лестницу и перспективном совмещении незамкнутых ее частей. К подобным трюкам часто прибегал голландский художник Морис Эшер, и часто на его картинах возникали то струящиеся вверх водопады, то таинственной формы строения.