Image Synthesis: Theory and Practice

ترکیب تصویر: تئوری و عمل اولین کتابی است که به طور کامل به تکنیک های متعدد سنتز تصویر اختصاص یافته است. هر دو جنبه نظری و عملی به تفصیل بررسی می شوند. بسیاری از تصاویر چشمگیر تولید شده توسط رایانه برای توضیح پیشرفته ترین تکنیک ها در سنتز تصویر استفاده می شود. این کتاب شامل شرح مفصلی از اساسی ترین الگوریتم ها است. سایر الگوریتم های کم اهمیت تر خلاصه شده یا به سادگی فهرست شده اند. این جلد همچنین یک کتاب راهنمای منحصر به فرد از فرمول های ریاضی برای سنتز تصویر است. چهار فصل اول کتاب به بررسی تکنیک‌های اساسی گرافیک کامپیوتری می‌پردازد که نقش مهمی در طراحی یک تصویر دارند: مدل‌های هندسی، تبدیل‌های تصویر و مشاهده، منحنی‌ها و سطوح و تکنیک‌های مدل‌سازی جامد. در فصل های بعدی، هر موضوع اصلی در سنتز تصویر ارائه شده است. اولین مشکل مهم تشخیص و پردازش سطوح مرئی است، سپس دو فصل به مسئله مرکزی نور و روشنایی اختصاص داده شده است. از آنجایی که aliasing یک مشکل اصلی در ارائه تصویر است، تکنیک‌های اساسی antialiasing و motion blur توضیح داده شده‌اند. متداول ترین الگوریتم های سایه و همچنین تکنیک هایی برای تولید سایه های نرم و نیم سایه ها ارائه می شوند. در چند سال گذشته، رندر تصویر به شدت تحت تاثیر تکنیک های ردیابی پرتو قرار گرفته است. به همین دلیل دو فصل به این رویکرد مهم اختصاص یافته است. سپس یک فصل به طور کامل به فراکتال ها از نظریه رسمی مندلبروت تا رویکردهای زیربخش بازگشتی اختصاص داده شده است. پدیده های طبیعی یک چالش بخصوص دشوار در سنتز تصویر هستند. به همین دلیل، بخش بزرگی از کتاب به آخرین روش‌های شبیه‌سازی این پدیده‌ها اختصاص دارد: سیستم‌های ذرات، میدان‌های اسکالر، مدل‌های پراکندگی چگالی حجمی. تکنیک‌های مختلفی نیز برای نمایش زمین‌ها، کوه‌ها، آب، امواج، آسمان، ابرها، مه، آتش، درختان و علف‌ها توصیف شده‌اند. چندین تکنیک برای ترکیب تصاویر نیز توضیح داده شده است: روش های رندر تطبیقی، مونتاژ و ترکیبی. فصل آخر به طور مفصل نرم افزار سنتز تصویر MIRALab را ارائه می دهد.

Image Synthesis: Theory and Practice is the first book completely dedicated to the numerous techniques of image synthesis. Both theoretical and practical aspects are treated in detail. Numerous impressive computer-generated images are used to explain the most advanced techniques in image synthesis. The book contains a detailed description of the most fundamental algorithms; other less important algorithms are summarized or simply listed. This volume is also a unique handbook of mathematical formulae for image synthesis. The four first chapters of the book survey the basic techniques of computer graphics which play an important role in the design of an image: geometric models, image and viewing transformations, curves and surfaces and solid modeling techniques. In the next chapters, each major topic in image synthesis is presented. The first important problem is the detection and processing of visible surfaces, then two chapters are dedicated to the central problem of light and illumination. As aliasing is a major problem in image rendering, the fundamental antialiasing and motion blur techniques are explained. The most common shadow algorithms are then presented as well as techniques for producing soft shadows and penumbrae. In the last few years, image rendering has been strongly influenced by ray tracing techniques. For this reason, two chapters are dedicated to this important approach. Then a chapter is completely dedicated to fractals from the formal Mandelbrot theory to the recursive subdivision approaches. Natural phenomena present a particularly difficult challenge in image synthesis. For this reason, a large portion of the book is devoted to latest methods to simulate these phenomena: particle systems, scalar fields, volume density scattering models. Various techniques are also described for representing terrains, mountains, water, waves, sky, clouds, fog, fire, trees, and grass. Several techniques for combining images are also explained: adaptive rendering, montage and composite methods. The last chapter presents in detail the MIRALab image synthesis software.