ilustrare științifică în pov-ray

versiune de tipărit

Grafice și diagrame pentru o lungă perioadă de timp devin atributele obișnuite ale literaturii științifice. Cu toate acestea, ilustrare științifică a acestora nu este limitată. De multe ori obiectul de cercetare este atât de complicată (pentru sistemul de circulație a fluidului a corpurilor rigide), este important să vedem întregul proces care are loc în ea se schimbă în întregime, sau pur și simplu neclar ce program ar trebui să fie construit. Acest lucru este în cazul în care oamenii de știință vin mijloace de vizualizare tridimensională. Pe una din aceste fonduri, și va povestea noastră.

bucătărie Plain. Nu, acest lucru nu este o fotografie, și imaginea. create cu metoda ray-tracing POV-Ray. Imaginați-vă că computerul ecran - este o fereastră în spatele căruia se întâmplă ceva. Acest „ceva“ se numește scena. Culoarea fiecărui pixel de pe ecran - culoarea fasciculului, care iese din ochi trece prin pixel și cu care se confruntă scena. Fasciculul poate merge pur și simplu înapoi și pot fi reflectate de suprafața oglinzii sau refractată prin care trece, de exemplu, din aer în sticlă. Pentru a vedea culoarea, care va transforma un pixel, trebuie să rulați prin fasciculul și să urmărească traiectoria fasciculului pe scenă. De aici numele algoritmului: ray-tracing - ray tracing.

POV-Ray sau complet - Persistența Vision Ray-Tracer - folosește raze de urmărire pentru a crea o imagini foto realiste tridimensionale. Scena în POV-Ray este descrisă în SDL (Scene Description Language) - un limbaj de programare interpretat cu sintaxa ca-C. Atunci când se utilizează SDL utilizator setează camera, sursa de lumină, plasarea obiectelor și a proprietăților lor, efectele atmosferice și m. P.

Utilizarea POV-Ray pentru ilustrații științifice - doar o mică parte dintre posibilele utilizări ale acestui program. Și chiar și cu această mică parte a articolului avem timp pentru a obține doar cunoștință. Ei bine, să începem ...

Vectori și sistemul de coordonate. POV-Ray lucrează cu numere reale și vectori. Vector este un punct în spațiu definit de modul în care . coordonatele vectoriale pot fi numere sau variabile, de exemplu: <1,.2,cos(alpha)>.

Sistemul de coordonate este adoptat în mod implicit POV-Ray, se pare ca acest lucru:

Axa Z este îndreptată spre monitor.

Pentru a obține o imagine, avem nevoie de un obiect pentru fotografiere, iluminat, și aparat de fotografiat. Aici vom începe.

Camera. „Fotografie“ a scenei nu poate fi creată fără un aparat de fotografiat (aparat foto). Momentul în care se află camera, este definită de parametrul de locație și parametrul Look_At determină punctul în care este îndreptată. Ca un exemplu, vom plasa camera la un punct <0,0,-10> și trimite-l la originea. Este scris ca aceasta:

Sursa de lumină. Postează și în spatele drept al light_source sursă de lumină aparat de fotografiat:

vector <10,20,-20> Aceasta determină poziția sursei de lumină și culoare vectorul - culoarea . Strălucirea fiecărei componente de culoare variază de la 0 (absența completă a culorii corespunzătoare) la 1 (luminozitate maximă).

În mod implicit, sursa de lumină este invizibil - este doar un punct de lumină, dar poate fi făcută vizibilă, precum și de a se lega la orice obiect, ambele built-in și creat de utilizator.

obiecte simple. POV-Ray are o bibliotecă extinsă de obiecte gata făcute. Aici, de exemplu, este definit de domeniul de aplicare al:

Primul vector specifică poziția centrului sferei, și după ea numărul - raza sa. Domeniul nostru este situat la originea și raza sa este egală cu 2.

Inserarea de obiecte gata făcute POV-Ray folosind meniul Insert (POV-Ray pentru Windows).

În mod implicit, sfera devine negru. Un pigment (colorant) care specifică culoarea obiectului este determinată în blocul de pigment:

pigment de culoare este setat exact ca culoarea sursei de lumină. În acest caz, sfera va fi vopsit în alb.

Colectarea toate piesele împreună, obținem:

<-1, 0, -1>. <1, 2, 1>

traduce

Aici, sunt introduse două noi obiecte - cutie de box și plan plat. y - este un vector normal la suprafață și este egală cu <0,1,0>.

Punctul cheie aici - șirul traduce . Ceasul variabilă, în mod implicit, egal cu 0 la începutul animație, și 1 - în cele din urmă. Cu această casetă trebuie să se miște un pătrat, la dreapta.

Acum definim numărul de cadre. cadre primul și ultimul sunt setați parametrii și Initial_Frame Final_Frame. Initial_Frame implicit este 1, și să-l schimbe, noi nu intenționăm, și Final_Frame cer să 20. Acest lucru se face din linia de comandă folosind opțiunea + KFF, astfel: + KFF20.

Nu pentru a scrie de fiecare dată setările de pe linia de comandă, le-a pus într-un fișier text separat - my.ini. Setările pot fi scrise în același mod ca și în linia de comandă, sau într-o formă mai ușor de citit. În exemplul nostru, INI-fișier arata ca:

Acum, linia de comandă ar arata astfel:

povray + iimya_fayla my.ini

Asta e ceea ce ne-am luat în cele din urmă:

Bucla în timp. Să presupunem că avem nevoie pentru a anima până la un anumit timp. Apoi, vom avea nevoie de o buclă cu o condiție:

El va fi executat atâta timp cât rămâne condiție logică adevărată în paranteze.

Hai să tragem o cutie, pune-l pe partea de sus a mingea, el se confruntă și să tragă ceea ce se întâmplă:

#declare py = py + vy * dt-0,5 * dt * dt;

#declare vy = vy-g * dt;

#declare = timpul + clock_delta;

coordonate cu bile sunt variabile px, py, iar viteza - vx, vy. g - accelerația gravitațională. Dacă acest lucru este tu sau ce nu spun, atunci accepta doar cu formula la valoarea nominală și să se concentreze pe desen.

Aici, în perioada modifică ciclul „utilizator» timp, crescând la fiecare pas clock_delta. Am sunat în această zi, din cauza stării sale de utilizatorul poate controla în voie, atunci imediat ce intervalul de variație poate fi setat pentru ceas. La fiecare etapă a ciclului este tras mai multe bile, până în momentul desenului este finalizat (adică. E. Ajunge Final_Clock).

În loc de a trage un „urme“ de bile suficient pentru a face comanda sfera buclei și puneți-l după #END.

Rețineți că scena este iluminat de trei surse de lumină. Prima sursă ne oferă iluminare convențională. De ce au nevoie atunci ceilalți doi? Și aici este motivul. A doua sursă se aprinde scena de mai sus și se lasă să se obțină „track“ umbre de bile în plan orizontal. În al treilea rând - strălucește din lateral și dă umbra bile pe peretele vertical al cutiei. Acum putem vedea că de-a lungul coordona X a mingea este în mișcare uniform, dar de-a lungul Y - se accelerează. Util ca un bun exemplu în lecția de fizică, nu-i așa?

Rețineți că POV-Ray - nu cel mai bun instrument de simulare de mișcare, este încă doar „risovatel“. De obicei, mișcarea este modelată folosind unele dintre limbajele de programare (de exemplu, C), rezultatele sunt stocate sub formă de comenzi POV-Ray, nemaivorbind care atrage ca și corpul în mișcare. Dar, după cum vom vedea, dacă este necesar, o simplă simulare poate fi realizată în POV-Ray.

Punctul de plecare pentru a căuta informații suplimentare cu privire la POV-Ray - link-uri utile și ghid oficial.

O mare colecție de obiecte gata făcute este pe site-ul POVWorld.org.

Pagina Paul Burka sunt exemple de POV-Ray folosesc pentru a ilustra lucrări științifice, de exemplu, pentru vizualizarea câmpurilor scalare.

Figuri obiecte matematice bizare, cum ar fi două sau fractalii și rezultatele modelării diverselor procese fizice tridimensionale sunt afișate pe site-ul lui Paul Nylander.

Lucrarea lui Paul Lyutusa «Aventuri în Ray Tracing». în plus față de administrarea POV-Ray, a descris crearea cu ajutorul imaginilor stereo.

Acum, toate. Mult noroc!

Identitatea lucruri ciudate. nu este clar ce este vizualizarea științifică. Programele tridimensionale grafice mult. Și vskidku descris nu este cel mai puternic. Bryce, de exemplu, sprijină toate cele de mai sus și animații, precum și.

De multe ori obiectul de cercetare este atât de complicată (pentru sistemul de circulație a fluidului a corpurilor rigide), este important să vedem întregul proces care are loc în ea se schimbă în întregime, sau pur și simplu neclar ce program ar trebui să fie construit.

Aceasta este, prin calea ferata. Apoi, în cazul în care nu povestea ciudată la începutul acestui articol. Din nou, unele rahat.

„Vizualizarea științifică“ în titlu limitează subiectul articolului. 3d-grafice utilizate în vizualizarea științifică, dar nu toate aceasta înseamnă că este nevoie. În consecință, articolul este considerat doar o mică bucată de 3d-grafică.

Instrumentul de modelare permite starea de calcul al sistemului, de exemplu, coordonatele punctelor și vitezei lichidului la un moment dat. Instrumentul pentru desen descrie particulele de fluid la acest punct. POV-Ray - pentru a desena. Ce este neclar?

Despre „putere“ 3D-grafica pachete ar fi de acord doar dacă introduce criterii obiective pe care este comparat forța, și rezultatele comparațiilor.

Și, vă rugăm să se uite în sensul dicționar al cuvântului „complot“ într-un alt timp să-l folosească în loc.