Jakmile musíme vytvořit vizualizaci exteriéru (např. okolí továren, přehrady, jezy, rozvodny atd.) tak, aby vypadala přijatelně věrohodně, bez zobrazování stromů, keřů a trávy se asi neobejdeme. U trávy si ještě většinou lze vystačit s hezkou texturou, strom ale již musí být opravdovým třírozměrným objektem.

Co však může být jednodušší než najít si na Internetu nějaké modely stromů, stáhnout si je a umístit je do své scény. V čem by zde mohl být nějaký problém? Záhy však pravděpodobně narazíme na několik potíží. Prakticky veškeré takto získané modely nejsou koncipovány pro vykreslování v reálném čase, to přináší několik souvislostí:

• modely s akceptovatelným množstvím polygonů vypadají velmi nehezky

• hezké modely se skládají z naprosto neúnosného počtu povrchů (často statisíce), takové modely nám značně limitují rychlost překreslování

• modely prakticky nikdy nejsou konstruovány jako těsně uzavřené objemy (2-manifold), nemohou tedy vrhat prostorové stíny

  Poznámka:

  Vykreslovací systém dokáže vytvářet správně vypadající prostorové stíny i z nekorektních modelů, u kterých nelze najít platnou siluetu. Pak jsou okraje každého povrchu považovány za siluetu samostatně vrhající vlastní stín (samozřejmě s výpočtem a respektování strany polygonu, která je aktuálně přivrácená ke zdroji světla). Tato metoda je sice bezpečná, ale velmi extenzivní a nesmírně náročná na propustnost (fill rate) toku fragmentů do stencil bufferu. Při vykreslování v reálném čase zde velmi rychle narazíme na výkonové limity, nicméně tam, kde na FPS tolik nezáleží, se může hodit.

  správný prostorový stín vytvořený i z prostorově neuzavřeného modelu

  model korektně vrhá stín i sám na sebe

Ano, to jsou ty potíže se stromy zmíněné v titulku. Proto byl do SP3 systému Control Web přidán nový virtuální přístroj gl_tree jako rychlý a přitom vizuálně přijatelný model stromu (jeden druh stromu - to není zrovna mnoho, nicméně předpokládám, že další modely budou časem přibývat :-). Tento vestavěný model obsahuje jen zcela minimální počet trojúhelníků a přesto vypadá celkem použitelně. Především je instantně k dispozici, pouze se vytáhne myší s palety a položit do scény. Kmen stromu je tvořen 2-manifold uzavřeným objemem a pro vykreslování koruny se využívá textura s průhledností klíčovanou alpha kanálem. Díky tomu, že model je vestavěn do systému, který zná jeho strukturu, je možno používat pro tvorbu objemu prostorového stínu různé algoritmy pro různé skupiny. Je tedy generován korektní prostorový stín. Stín samozřejmě nerespektuje alpha klíčování průhlednosti textury koruny, ale je vytvářen podle vnějších okrajů polygonů koruny (byť těleso koruny není uzavřeným objemem).

Service Pack 5 přináší pro model stromu ještě další vylepšení - pomocí GLSL vertex shaderu se může strom kymácet ve větru. Na moderních grafických kartách můžeme těmito animacemi zlepšit působivost scény prakticky bez pozorovatelného zvýšení zátěže CPU (případný prostorový stín se musí kymácet současně se stromem - proto také objem stínu je počítán a vykreslován pomocí GPU vlastní shaderem).

Poznámka:

Počítačová vizualizace exteriérů se bez modelů stromů neobejde. Proto je na Internetu k dispozici značné množství modelů stromů, keřů a všelijakých rostlin. Jenže jak jsem již uváděli výše, tyto modely jsou převážně určeny pro vizualizaci architektonických exteriérů nebo interiérů budov a pro rychlé vykreslování v reálném čase nebývají tím pravým. Příkladem stránek, kde lze s průzkumem modelů dostupných na Internetu začít je např. www.3dplants.com.

Zajímavé možnosti poskytují také různé programy pro parametrické generování modelů rostlin. Zde můžeme pomocí vstupních parametrů do značné míry ovlivnit, jak složitý model bude vygenerován. Tímto způsobem si můžeme vytvořit vcelku použitelné stromy s přiměřeným poměrem mezi vzhledem a počtem vrcholů a polygonů. Některé z těchto nástrojů jsou dokonce k dispozice zdarma, příkladem může být velmi jednoduše ovladatelný a výkonný program TreeMaker.

_{RC mailto:rc@mii.cz}