Digitális terepmodell számítógépes grafikai megjelenítései

Az alábbi képanyag a a Magyar Honvédség Térképészeti Hivatala (MH TÉHI) és a Neumann Fivérek Kft. (NF) együttműködése keretében jött létre. A képeket ill. programokat Dr. Neumann László készítette, a topográfiai információkat Dr. Zentai László (ELTE) illesztette, szerkesztette a domborzati alapképekre.
Alapadatként az EOV vetületi rendszerben tárolt DDM-50 magassági adatbázis szolgált. Az 50 méteres négyzetrácson a teljes mai Magyarországot (illetve a határokat túlnyúló teljes szelvényterületeket) összesen kb. 45 millió magassági adat írta le. A létrejött képfájlok tömörítés nélküli alapváltozatai kb. 222 Mb-os (24 bpp-es) állományok, durván 11000 * 7000 pixelesek.

Domborzati megjelenítések

Az alapadatok szűrése

Az értékes adatbázis 1:25000-es méretarányú térképek szintvonalainak digitalizálásával és azok interpolációival készült az MH TÉHI-nél. Az interpoláció tartalmaz némi szisztematikus hibát (lemezes jellegű az eredmény, az 5-tel osztható magasságértékek gyakorisága sokkal nagyobb a többinél). Ez az - ismert és elfogadható - hiba a fotorealisztikus ábrázolásoknál helyenként zavaró.
Ezért az NF készítette program eloször egy nemlineáris szűrést alkalmaz az alapadatokra. Az eredmény egy simább, és átlagosan pontosabb magassági mátrix. A simítás csak 200 méteres környezetet vesz alapul, így az alföldi részek lemezes jellege lényegében megmaradt, csupán a lépcsofokokat "reszeltük" laposabbra.

A klasszikus summer közelítése

A megjelenítések két típusával foglalkoztunk. A klasszikus summer technikát imitáló, ahhoz hasonló megjelenítéshez a DK-i oldalakon legerősebben látszó, halványbarnás tónusú transzparens bevonóréteget alkalmaztunk. A summer effekt DK +/- 90 fokig látszig, zérusra lecsengő bevonat-vastagsággal. Ugyanakkor a lejtési szögtől is függ a summer-hatás. Egy adott küszöbig (0.5...3 fok) nincs summer. E fölött a lejtőszögtől erősen nemlineáriasan függő rétegvastagsággal dolgozunk. A laposabb lejtőszögek gyakorisága lényegesen nagyobb, így ezeket "felértékeltük", a jobb láthatóság érdekében. (Jobban, mint a fotorealisztikus megközelítés esetében, ahol a hatás a megfelelő reflektanciamodellek alkalmazásából adódik.)
A summer bevonathoz járul a DK-i iránytól függetlenül egy gyengébb izotróp alap-árnyékolás, ami az ÉNY-i oldalon is láthatóvá teszi a domborzati viszonyokat.
Számos paraméter szabályozható, a bemutatott példák inkább csak ízelítőt adnak a program lehetőségeiből. A vizuálisan kedvező hatású, a hagyományos térképészethez közelebbálló esetek paraméterkombinációit, a használható "stílus-recepteket" rögzítettük.

Fotorealisztikus megoldás

A számítógépi grafika számos lehetőséget biztosít a plasztikus megjelenítésre. Az eredmény finom morfológiai struktúrája, a természetes fraktál-szerű és egyéb struktúrák szépsége a képek készítőjét is meglepte. Ilyen módon először lett látható Magyarország nagyméretű DDM adatbázisa.
A számítógépi grafika reflektancia-modellek alkalmazását teszi lehetővé. Az anyaghatást megfelelő BRDF-ek (Bidirectional Reflectance Distribution Function) alkalmazásával érjük el. A BRDF paraméterek a magasságtól, lejtőszögtől is függhetnek. Az alkalmazott anyagok a diffúz (Lambert) komponensen túl a holdkőzetre jellemző Minneart[1] modellt és két újabb BRDF-et [2][3] tartalmaznak.
Derítőfényt és főfényt használunk. A derítőfény függőleges és enyhén kékes színű (10000 K-es Planck sugárzó színe). Az enyhén narancssárgás (4000 K) főfény iránya állítható. Célszerűen Ény-i a térképészeti summer hagyományoknak megfelelően, és szöge a tapasztalatok szerint a vízszintes feletti 25 - 30 foknál optimális, természetesen a magassági torzítási paraméterétől is függően. A főfénynél nem dolgozunk valódi vetett árnyékkal. A kvázi-árnyékolási technikánál minden felület megvilágított, amely nem hátoldalát mutatja a fény felé. A függőleges derítőfény így minden felületet megvilágít.

Magassági színezés

A megjelenés szempontjából döntő kérdés a színezés. Technikai vonatkozások, hagyomány és esztététikai szempontok játszanak szerepet.
A technikai kérdés a színmegjelenés (color appearance), amely a képernyőtől, környezeti fénytől függ, és amely nyomtatva mindig eltér a várakozásoktól. A gépfüggetlenség érdekében sRGB színrendszert használtunk a BMP fájlok készítésénél, amit a Photoshop, mint default színkoordinátákat TIF-re képes konvertálni. Az sRGB a nyomdai reprodukálhatóság szempontjából is lényeges, ill. a web szabványoknak is megfelel.
A színezés lehet folyamatos vagy lépcsőzetes, illetve lehet hangsúlyos (telített) vagy a topográfiai céloknak alárendelve egy pasztelesebb (telítetlenebb) tépképalap céljait szolgálhatja.
A színeket színkatalógusból választottuk és számítottuk CIE XYZ ill. az sRGB-nek megfelelő lineáris rgb koordinátákra. A színtranszformációs szoftverrész a színsor egyenletességét is állította.
Itt is több receptet feljegyeztünk, amelyek adott BRDF-ek mellett vizuálisan kedvezőnek mutatkoztak.


Irodalom

[1] Minnaert, M., The Reciprocity Principle in Lunar Photometry, Astrophysical Journal, Vol.93, pp.403-410, 1941.
[2] Neumann L., Neumann A., Photosimulation: Interreflection with Arbitrary Reflectance Models and Illumination, Computer Graphics Forum, 8(1), pp.21-34, 1989.
[3] Neumann L., Neumann A., Szirmay-Kalos L., Reflectance Models with Fast Importance Sampling, Computer Graphics Forum, 18(4), pp.249-265, 1999.