В компьютерной графике меташары , также известные как объекты-капли , [1] [2] представляют собой органически выглядящие n -мерные изоповерхности , характеризующиеся способностью сливаться вместе в непосредственной близости, создавая единые, смежные объекты.
В твердотельном моделировании обычно используются полигональные сетки . Однако в некоторых случаях метаболы превосходят других. «Капельный» внешний вид метабола делает его универсальным инструментом, часто используемым для моделирования органических объектов, а также для создания базовых сеток для лепки . [3]
Техника визуализации меташаров была изобретена Джимом Блинном в начале 1980-х годов для моделирования взаимодействия атомов для телесериала Карла Сагана « Космос » 1980 года . [4] В сообществах моушн- и UX-дизайнеров его также называют «эффектом желе» , [5] который обычно встречается в элементах пользовательского интерфейса , таких как навигация и кнопки. Поведение метабола соответствует митозу в клеточной биологии, когда хромосомы генерируют идентичные копии самих себя посредством клеточного деления.
Каждый меташар определяется как функция в n измерениях (например, для трех измерений ; трехмерные меташары, как правило, наиболее распространены, но также популярны и двумерные реализации). Также выбирается пороговое значение для определения твердого объема. Затем,
определяет, заполнен ли объем, заключенный в поверхности, определенной меташарами, или нет.
Более неформальное определение могло бы звучать так: если вы возьмете 2 круга в 2D и в точке P, влияние круга 1 (1/расстояние) равно X, а влияние круга 2 равно Y.
Если X+Y>порог. точка P является частью Metaball. А затем вы рассчитываете ее для всех точек, очевидно, что для этого существуют графические методы. Интерактивный Metaball с удобной функцией
Типичной функцией, выбранной для меташаров, является закон обратных квадратов , то есть вклад в пороговую функцию спадает по колоколообразной кривой по мере увеличения расстояния от центра меташара.
Для трехмерного случая
где находится центр меташара. В этом расчете можно использовать метод быстрого обратного квадратного корня .
Различные другие функции спада исторически использовались по соображениям эффективности вычислений. Желательные свойства функции включают в себя:
В более сложных моделях для достижения гладкости используется гауссов потенциал, ограниченный конечным радиусом, или смесь полиномов. Модель Soft Object братьев Уайвилл обеспечивает более высокую степень плавности. [ нужна цитата ]
Простое обобщение меташаров заключается в применении кривой спада к расстоянию от линий или расстоянию от поверхностей.
Существует несколько способов отображения меташаров на экране. В случае трехмерных меташаров наиболее распространенными являются рейкастинг методом грубой силы и алгоритм марширующих кубов .
2D-метаболы были очень распространенным демонстрационным эффектом в 1990-х годах. Эффект также доступен в виде модуля XScreensaver .
