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茶壶简史  

2011-06-27 19:14:15|  分类: 其他东西 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        拾掇破烂儿时翻出来的,也不知道谁写的谁翻译的,很久以前收的了......


茶壶简史 - 大饼先生 - - 大饼先生 -

     几乎所有进入计算机图形学领域的人都知道,这其中有一个神秘并特殊的物体——“茶壶”。

    那个现实中的茶壶在哪里?

    我最后一次见到这个茶壶模型的原物体是在1989年的美国计算机协会计算机图形专业组研讨会上,它被放置在波士顿计算机博物馆里。这里我是我看见他的时候的照片。你能看到这个博物馆的展出中的这个真实的茶壶就是左边的那个,有彩色的光线照耀着它。边上的那个显示器中显示着用计算机图形表示的同样的茶壶。计算机模拟的光线同样照耀着它。

    茶壶总是在计算机图形学家的研究中作为非常重要的研究对象,好比宇航学家想试验某种载人飞船或者太空环境时总是想到黑猩猩一样。最早的计算机茶壶模型是由Martin Newell制作的。他从ZCMI,一个盐湖城的部门中购买了茶壶。一天他的妻子的暗示让他放下手中那个茶壶,跑到计算机前用Bezier曲线制作了第一个计算机茶壶模型。下面是Newell的最早的茶壶模型的计算机数据:

Rim:
{ 102, 103, 104, 105, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 }
Body:
{ 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 }
{ 24, 25, 26, 27, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 }
Lid:
{ 96, 96, 96, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 101, 101, 101, 0, 1, 2, 3 }
{ 0, 1, 2, 3, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 }
Handle:
{ 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 }
{ 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 28, 65, 66, 67 }
Spout:
{ 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83 }
{ 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95 }

Vertices:

{ 0.2000, 0.0000, 2.70000 }, { 0.2000, -0.1120, 2.70000 }, { 0.1120, -0.2000, 2.70000 },
{ 0.0000, -0.2000, 2.70000 }, { 1.3375, 0.0000, 2.53125 }, { 1.3375, -0.7490, 2.53125 },
{ 0.7490, -1.3375, 2.53125 }, { 0.0000, -1.3375, 2.53125 }, { 1.4375, 0.0000, 2.53125 },
{ 1.4375, -0.8050, 2.53125 }, { 0.8050, -1.4375, 2.53125 }, { 0.0000, -1.4375, 2.53125 },
{ 1.5000, 0.0000, 2.40000 }, { 1.5000, -0.8400, 2.40000 }, { 0.8400, -1.5000, 2.40000 },
{ 0.0000, -1.5000, 2.40000 }, { 1.7500, 0.0000, 1.87500 }, { 1.7500, -0.9800, 1.87500 },
{ 0.9800, -1.7500, 1.87500 }, { 0.0000, -1.7500, 1.87500 }, { 2.0000, 0.0000, 1.35000 },
{ 2.0000, -1.1200, 1.35000 }, { 1.1200, -2.0000, 1.35000 }, { 0.0000, -2.0000, 1.35000 },
{ 2.0000, 0.0000, 0.90000 }, { 2.0000, -1.1200, 0.90000 }, { 1.1200, -2.0000, 0.90000 },
{ 0.0000, -2.0000, 0.90000 }, { -2.0000, 0.0000, 0.90000 }, { 2.0000, 0.0000, 0.45000 },
{ 2.0000, -1.1200, 0.45000 }, { 1.1200, -2.0000, 0.45000 }, { 0.0000, -2.0000, 0.45000 },
{ 1.5000, 0.0000, 0.22500 }, { 1.5000, -0.8400, 0.22500 }, { 0.8400, -1.5000, 0.22500 },
{ 0.0000, -1.5000, 0.22500 }, { 1.5000, 0.0000, 0.15000 }, { 1.5000, -0.8400, 0.15000 },
{ 0.8400, -1.5000, 0.15000 }, { 0.0000, -1.5000, 0.15000 }, { -1.6000, 0.0000, 2.02500 },
{ -1.6000, -0.3000, 2.02500 }, { -1.5000, -0.3000, 2.25000 }, { -1.5000, 0.0000, 2.25000 },
{ -2.3000, 0.0000, 2.02500 }, { -2.3000, -0.3000, 2.02500 }, { -2.5000, -0.3000, 2.25000 },
{ -2.5000, 0.0000, 2.25000 }, { -2.7000, 0.0000, 2.02500 }, { -2.7000, -0.3000, 2.02500 },
{ -3.0000, -0.3000, 2.25000 }, { -3.0000, 0.0000, 2.25000 }, { -2.7000, 0.0000, 1.80000 },
{ -2.7000, -0.3000, 1.80000 }, { -3.0000, -0.3000, 1.80000 }, { -3.0000, 0.0000, 1.80000 },
{ -2.7000, 0.0000, 1.57500 }, { -2.7000, -0.3000, 1.57500 }, { -3.0000, -0.3000, 1.35000 },
{ -3.0000, 0.0000, 1.35000 }, { -2.5000, 0.0000, 1.12500 }, { -2.5000, -0.3000, 1.12500 },
{ -2.6500, -0.3000, 0.93750 }, { -2.6500, 0.0000, 0.93750 }, { -2.0000, -0.3000, 0.90000 },
{ -1.9000, -0.3000, 0.60000 }, { -1.9000, 0.0000, 0.60000 }, { 1.7000, 0.0000, 1.42500 },
{ 1.7000, -0.6600, 1.42500 }, { 1.7000, -0.6600, 0.60000 }, { 1.7000, 0.0000, 0.60000 },
{ 2.6000, 0.0000, 1.42500 }, { 2.6000, -0.6600, 1.42500 }, { 3.1000, -0.6600, 0.82500 },
{ 3.1000, 0.0000, 0.82500 }, { 2.3000, 0.0000, 2.10000 }, { 2.3000, -0.2500, 2.10000 },
{ 2.4000, -0.2500, 2.02500 }, { 2.4000, 0.0000, 2.02500 }, { 2.7000, 0.0000, 2.40000 },
{ 2.7000, -0.2500, 2.40000 }, { 3.3000, -0.2500, 2.40000 }, { 3.3000, 0.0000, 2.40000 },
{ 2.8000, 0.0000, 2.47500 }, { 2.8000, -0.2500, 2.47500 }, { 3.5250, -0.2500, 2.49375 },
{ 3.5250, 0.0000, 2.49375 }, { 2.9000, 0.0000, 2.47500 }, { 2.9000, -0.1500, 2.47500 },
{ 3.4500, -0.1500, 2.51250 }, { 3.4500, 0.0000, 2.51250 }, { 2.8000, 0.0000, 2.40000 },
{ 2.8000, -0.1500, 2.40000 }, { 3.2000, -0.1500, 2.40000 }, { 3.2000, 0.0000, 2.40000 },
{ 0.0000, 0.0000, 3.15000 }, { 0.8000, 0.0000, 3.15000 }, { 0.8000, -0.4500, 3.15000 },
{ 0.4500, -0.8000, 3.15000 }, { 0.0000, -0.8000, 3.15000 }, { 0.0000, 0.0000, 2.85000 },
{ 1.4000, 0.0000, 2.40000 }, { 1.4000, -0.7840, 2.40000 }, { 0.7840, -1.4000, 2.40000 },
{ 0.0000, -1.4000, 2.40000 }, { 0.4000, 0.0000, 2.55000 }, { 0.4000, -0.2240, 2.55000 },
{ 0.2240, -0.4000, 2.55000 }, { 0.0000, -0.4000, 2.55000 }, { 1.3000, 0.0000, 2.55000 },
{ 1.3000, -0.7280, 2.55000 }, { 0.7280, -1.3000, 2.55000 }, { 0.0000, -1.3000, 2.55000 },
{ 1.3000, 0.0000, 2.40000 }, { 1.3000, -0.7280, 2.40000 }, { 0.7280, -1.3000, 2.40000 },
{ 0.0000, -1.3000, 2.40000 }, { 0.0000, 0.0000, 0.00000 },

Bottom:
{ 118, 118, 118, 118, 124, 122, 119, 121, 123, 126, 125, 120, 40, 39, 38, 37 }

Vertices 118..125:
{ 1.4250, -0.7980, 0.00000 }, { 1.5000, 0.0000, 0.07500 }, { 1.4250, 0.0000, 0.00000 },
{ 0.7980, -1.4250, 0.00000 }, { 0.0000, -1.5000, 0.07500 }, { 0.0000, -1.4250, 0.00000 },
{ 1.5000, -0.8400, 0.07500 }, { 0.8400, -1.5000, 0.07500 }

 

茶壶简史 - 大饼先生 - - 大饼先生 -

    实际上那个茶壶大约比计算机模型高30%,原因是Jim Blinn(这个人现在大家应该都知道他了),早期的茶壶模型使用者之一,他为了在他的Evans and Sutherland frame buffer中使用这个模型,将比例改变以配合他的图像。他在Z轴坐标上使用了1.3:1的比例压缩了这个模型,这样图像会更加宽阔,于是这个压缩了的茶壶也成为了最后的标准模型。

    为什么茶壶这么流行?
    在早期的计算机图形学中,没有像今天这么多的3d模型或者其他的数字化的图像资料。而且如果你想试图处理贴图坐标或者光线跟踪,就必须启用更多的系统资源。为了试验更多的场景,人们使用非常具有代表性的物体来做这些测试。这种模型必须是能易辨认的,有复杂的拓扑结构,能在自身某处投下阴影,表面有突起和凹陷的物体,茶壶理所当然的成了最好的东西,谣传早期的计算机图形学先锋们甚至用它来测试内存。

    Jim Blinn制作的一个著名的光线跟踪图像在87年的SigGraph大会上发表了,这个图像中有六个物体,其中包含五个虚拟的实心体——四面体、立方体、八面体、十二面体以及二十面体。另外一个物体就是茶壶。这幅图像的名称叫做六个理想固体。使得后来很多人对茶壶的兴趣更加浓厚。Martin Newell在1980年的年会上对SigGraph说起了很多关于茶壶在3d图像学中的事情,并说了那句名言“那个该死的茶壶”。

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