Морфинг

Морфинг - это технология, создающая видимость плавного перехода из одного объекта в другой. Существует несколько видов морфинга.
Морфинг на основе афинных преобразований позволяет плавно перевести любое изображение в любое другое. Это легко сделать, если отметить на двух изображениях ключевые точки, к которым привязывается внимание того, кто рассматривает картинку. С помощью этих точек нужно разбить изображение на треугольные сегменты, и плавно деформировать сегменты.

Афинные преобразования позволяют деформировать изображение вместе с сеткой из треугольных сегментов. При этом так же плавно проводится изменение цветов пикселей изображения. Каждый пиксель плавно проходит путь от цвета пикселя исходного изображения до цвета пикселя результирующего изображения.

Рис.26. Морфинг

Другой вид морфинга - деформация изображения на основе векторного поля. Векторное поле - это векторная функция V(x, y), которая задаёт смещение каждой точки изображения со своей исходной позиции. Математические формулы векторных полей конструируются, исходя из конкретной задачи. На иллюстрации показан эффект - будто мы смотрим на изображение сквозь мокрое стекло. Разумеется, для сглаживания результирующих изображений после деформации применяется фильтрация.

Рис.27. Морфинг

1.2.8. Работа с твёрдыми телами

Визуализация твёрдых тел включает в себя две задачи:
1. Отображение твёрдого тела

2. Имитация механического движения твёрдых тел

Отображение твёрдого тела

Твёрдое тело можно хранить в памяти как набор следующих данных:

1. Графическое изображение

2. Набор механических характеристик

2.1. Координаты центра масс тела

2.2. Координаты твёрдого тела

2.3. Угол поворота

Координаты твёрдого тела и угол поворота описывают текущее расположение тела в пространстве. Координаты центра масс тела можно указать в собственной системе координат, существующей внутри графического изображения твёрдого тела.

Помещая изображение твёрдого тела на итоговое изображение, требуется выполнить операцию поворота на заданный угол, и, может быть, изменить его размер. Это уже знакомые нам афинные преобразования изображения на плоскости.

Рис.28. Отображение твёрдого тела

Рис.29. «Тетрис» с имитацией физики

игра «99bricks»

Имитация механического движения твёрдых тел

Имитация механического движения твёрдых тел включает в себя имитацию различных механических явлений: гравитации, инерции, столкновений между телами.

Коротко опишем приёмы грубого воссоздания работы законов физики.

Для начала научимся изображать движение по инерции. Можно хранить в памяти вектор скорости каждого тела. Смещая на этот вектор координаты тела через равные промежутки времени, мы получим имитацию движения.
Теперь перейдём к проверке тел на соударения. Если форма тел чётко определена (например, если это шары), можно аналитически установить - имеет ли место столкновение двух тел. В общем случае проверку двух тел на соударение можно свести к проверке изображений этих двух тел на наложение их пикселей друг на друга. Если при помещении двух изображений на общую сцену у них нашлись общие пиксели, то можно считать их столкнувшимися.
После столкновения тел нужно поменять их векторы скоростей. Это нетрудно сделать аналитически, зная точку столкновения и векторы скоростей. В физике данная задача носит название " задача двух тел". Новые направления векторов скорости можно вычислить, исходя из законов сохранения энергии и импульса.
Если тела имеют сложную форму, часть импульса может уйти во вращательный момент. Момент вращения, аналогично вектору скорости, должен задавать угол, на который тело будет регулярно поворачиваться через равные промежутки времени.
На этом мы остановимся, поскольку для цели нашей работы этого описания достаточно.