Pytania i odpowiedzi
Grafika 7
Zebrane pytania i odpowiedzi do zestawu.
Ilość pytań: 20
Rozwiązywany: 1 razy
Pytanie 1
Proces tworzenia ostatecznego, dwuwymiarowego obrazu (z pikseli) na podstawie zdefiniowanego modelu 3D (zawierającego kształty, światła i kamery) to:
Renderowanie (rendering).
Pytanie 2
L-systemy (Systemy Lindenmayera), opierające się na gramatykach generacyjnych z aksjomatem i regułami produkcji, w grafice stosuje się przede wszystkim do modelowania:
Struktur i układów rozgałęziających się, takich jak rośliny, drzewa czy układ krwionośny.
Pytanie 3
Gramatyki kształtu (Shape grammars), wykorzystujące reguły do transformacji elementów figur geometrycznych, znalazły duże zastosowanie w:
Proceduralnym generowaniu architektury i układów urbanistycznych.
Pytanie 4
W kontekście właściwości materiałów, współczynnik oznaczany jako k_s (od specular) definiuje:
Odbicie zwierciadlane (kierunkowe-kierunkowe), generujące na obiektach tzw. bliki (odblaski).
Pytanie 5
Zgodnie z Prawem Lamberta dla powierzchni idealnie rozpraszających (matowych), natężenie odbitego światła zależy bezpośrednio od:
Cosinusa kąta zawartego między wektorem padania światła a wektorem normalnym do powierzchni.
Pytanie 6
Czym charakteryzuje się cieniowanie Gourauda?
Wyznacza kolor oświetlenia tylko w wierzchołkach wielokąta, a w jego wnętrzu dokonuje liniowej interpolacji tego koloru.
Pytanie 7
Model oświetlenia Blinna-Phonga jest modyfikacją klasycznego modelu Phonga. Jego główną cechą jest:
Wykorzystywanie do obliczeń wektora połówkowego H (half-way), leżącego pomiędzy wektorem światła L a wektorem do obserwatora V, co przyspiesza obliczenia.
Pytanie 8
Poważną wadą cieniowania Gourauda, wynikającą z jego mechanizmu działania, jest to, że:
Źle obsługuje, zniekształca lub całkowicie gubi punktowe odblaski lustrzane (tzw. bliki) leżące wewnątrz wielokąta, pomiędzy wierzchołkami.
Pytanie 9
Parametr n (wykładnik potęgowy) występujący w modelu Phonga odpowiada za:
Stopień gładkości (połysku) powierzchni, decydujący o tym, jak bardzo skupiony i ostry jest wygenerowany na niej lustrzany odblask.
Pytanie 10
Charakterystyczną cechą "światła kierunkowego" (directional light) używanego na scenach 3D jest to, że:
Jego źródło znajduje się w nieskończoności, przez co wszystkie padające od niego promienie są do siebie równoległe (np. jak światło słoneczne).
Pytanie 11
Jaka jest kluczowa cecha metody energetycznej (Radiosity) używanej w modelowaniu oświetlenia globalnego?
Rozwiązanie problemu oświetlenia (radiacja łat) jest niezależne od położenia obserwatora, a wyliczona energia pozwala na swobodne poruszanie się po oświetlonej scenie.
Pytanie 12
Algorytmy oświetlenia lokalnego (w przeciwieństwie do oświetlenia globalnego) z zasady:
Obliczają światło padające na obiekt wyłącznie bezpośrednio ze zdefiniowanych źródeł światła, ignorując wtórne odbicia czy rzucanie cieni pomiędzy obiektami.
Pytanie 13
Do podstawowych informacji, z jakich składa się pełny trójwymiarowy model sceny (niezbędny do poprawnego renderingu), zalicza się:
Kształt obiektów i ich geometrię (zbiór werteksów).
Położenie, parametry i rodzaj źródeł światła.
Wygląd obiektów, do którego zalicza się ich kolor i nałożone tekstury.
Definicję położenia obserwatora (kamery/oka).
Pytanie 14
Metody proceduralnego modelowania krajobrazów za pomocą fraktali opierają się zazwyczaj na:
Wykorzystaniu samopodobieństwa statystycznego, przydatnego przy budowie elementów pozornie losowych, jak tereny czy góry.
Zjawisku powtarzanej rekursywnie subdivizji (podziału), podczas której wierzchołki nowo powstałych trójkątów podlegają losowym przestrzennym przesunięciom zaburzającym układ.
Pytanie 15
Wybierz poprawne stwierdzenia dotyczące klasycznych współczynników materiałowych stosowanych w równaniach oświetlenia lokalnego:
Współczynnik $k_a$ dotyczy światła otoczenia (ambient), które naśladuje to, że światło odbija się zewsząd, oświetlając nawet strony obiektu odwrócone od źródła.
Suma współczynników $k_a + k_d + k_s$ przypisanych danemu materiałowi zazwyczaj nie powinna być większa niż 1 (czyli obiekt nie powinien oddawać więcej energii niż otrzymał).
Współczynnik $k_d$ opisuje zjawisko rozproszenia matowego (diffuse), zależące od wektora kierunku do źródła światła i wektora normalnego powierzchni.
Pytanie 16
Wymień różnice i mechanizmy stosowane w cieniowaniu Phonga w porównaniu do prostszych metod (Płaskiego / Gourauda):
Algorytm Phonga interpoluje (uśrednia stopniowo) wektory normalne bezpośrednio dla każdego piksela we wnętrzu rzutowanego wielokąta.
W każdym z pikseli wewnątrz wielokąta równanie oświetlenia (np. wzór Phonga czy Lamberta) musi zostać przeliczone ponownie na podstawie jego nowej zinterpolowanej normalnej.
Metoda ta potrafi dużo dokładniej wygenerować lustrzane bliki światła wewnątrz płaszczyzny trójkąta w porównaniu z Gouraudem.
Pytanie 17
O zjawisku idealnie matowego rozproszenia światła (tzw. "diffuse reflection") możemy powiedzieć, że:
Światło po uderzeniu w taką chropowatą powierzchnię rozprasza się równomiernie we wszystkich możliwych kierunkach nad nią.
Prawa rządzące tym odbiciem empirycznym opisał Johann Lambert i wykorzystują one iloczyn skalarny wektora $L$ (do światła) oraz wektora $N$ (normalnej).
Im wektor $L$ i $N$ są do siebie bliżej i bardziej równolegle (światło pada bardziej prostopadle do powierzchni), tym powierzchnia jest jaśniejsza.
Pytanie 18
Które ze stwierdzeń prawidłowo klasyfikują metodę śledzenia promieni (Ray tracing) w dziedzinie generowania obrazu i globalnego oświetlenia?
Jest to algorytm zależny od położenia obserwatora – promienie wypuszczane są z wirtualnego oka przez rzutnię.
Doskonale radzi sobie z generowaniem ostrych cieni oraz fizycznych odbić w lustrach i zjawisk w ciałach przeźroczystych (jak woda czy szkło) poprzez kreowanie promieni wtórnych.
Geometria otoczenia jest w nim dyskretyzowana nie w postaci łat, lecz w skończone obszary rzutni, czyli piksele.
Pytanie 19
Modelowanie źródeł światła w grafice trójwymiarowej rozróżnia ich kilka popularnych typów:
Punktowe źródło światła – modelowane w przestrzeni za pomocą trójki współrzędnych $(x, y, z)$, z promieniowaniem rozchodzącym się radialnie we wszystkich kierunkach.
Reflektor (Spotlight) – oświetla obiekty leżące tylko we wnętrzu zdefiniowanego dla niego stożka światła.
Pytanie 20
Jakie wady posiada cieniowanie płaskie (Flat shading), powodujące, że obraz w nowoczesnej grafice jest często uznawany za nienaturalny?
Cały pojedynczy wielokąt posiada identyczną, jedną barwę i jedną wartość oświetlenia.
Zmiany pomiędzy oświetleniem przylegających do siebie wielokątów są gwałtowne i "schodkowe".
Budowa oka ludzkiego sprawia, że na styku dwóch płaskich wielokątów o różnej jasności widoczne stają się fałszywe pasy i podbicia kontrastu, znane jako pasma Macha (Mach bands).