《光栅转化与消隐》PPT课件

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1、消隐算法－图像空间算法内容消隐的基本概念图像空间消隐：z缓冲器(z-buffer)算法物体空间消隐背面剔除算法表优先级算法三维物体的深度排序算法二叉空间剖分树算法2内容消隐的基本概念图像空间消隐：z缓冲器(z-buffer)算法物体空间消隐背面剔除算法表优先级算法三维物体的深度排序算法二叉空间剖分树算法3消隐的基本概念消隐的基本概念(隐藏线或面消除)：相对于观察者，确定场景中哪些物体是可见或部分可见的，哪些物体是不可见的消隐可以增加图形的真实感投影：三维空间二维平面二维平面：通过确定物体的前后关系，可以获得更多信息消隐是图形学中非常重要的一个基本问题4消隐的基本概念

2、没有消隐的图形具有二义性：(a)立方体的线框图；(b)顶点B离视点最近时的消隐；(c)顶点C离视点最近时的消隐BC5消隐的基本概念消隐问题的复杂性导致许多精巧的算法，不同算法适合于不同的应用环境在实时模拟过程中，要求消隐算法速度快，通常生成的图形质量一般在真实感图形生成过程中，要生成高质量的图形，通常消隐算法速度较慢消隐算法的权衡：消隐效率、图形质量6消隐与排序、连贯性消隐与物体排序、连贯性密切相关排序：判断场景中的物体全部或者部分与视点之间的远近连贯性：场景中物体或其投影所表现出来的相似程度消隐算法的效率很大程度上取决于排序的效率、各种连贯性的利用7面消隐：输出着色

3、图消隐的分类－对象与输出根据消隐对象和输出结果线消隐：输出线框图8消隐的分类：实现的坐标空间算法实现时所在的坐标系(空间)进行分类：图像空间消隐景物空间消隐9图像空间消隐描述for(图像中每一个像素){确定由投影点与像素连线穿过的距离观察点最近的物体；用适当的颜色绘制该像素；}特点：在屏幕坐标系中进行的，生成的图像一般受限于显示器的分辨率算法复杂度为O(nN)：场景中每一个物体要和屏幕中每一个像素进行排序比较，n为物体个数，N为像素个数代表方法：z缓冲器算法，扫描线算法等10景物空间消隐描述for(世界坐标系中的每一个物体){确定未被遮挡的物体或者部分物体；用恰当的颜

4、色绘制出可见部分；}特点：算法精度高，与显示器的分辨率无关，适合于精密的CAD工程领域算法复杂度为O(n2)：场景中每一个物体都要和场景中其他的物体进行排序比较，n为物体个数代表方法：背面剔除、表优先级算法等11景物和图形空间消隐方法的比较理论上如果n(物体数)

5、化为平行投影不能处理相互贯穿或循环遮挡的物体，此时应做特殊处理13消隐算法的几个假设投影变换示意图14消隐算法的几个假设相互贯穿循环遮挡15内容消隐的基本概念图像空间消隐：z缓冲器(z-buffer)算法物体空间消隐背面剔除算法表优先级算法三维物体的深度排序算法二叉空间剖分树算法16z缓冲器算法z(深度)缓冲器算法属于图像空间算法z缓冲器是帧缓冲器的推广帧缓冲器：存储的是像素的颜色属性z缓冲器：存储的是对应像素的z值假设在视点坐标系(oxyz)中，投影平面为z=0，视线方向沿(-z)轴方向，投影为平行投影深度值就是物体沿着视线(-z)方向、与视点的距离离视点近的物体遮

6、挡离视点远的物体：z值越大，离视点越近17z缓冲器算法投影变换示意图18颜色与深度缓冲举例颜色缓冲深度缓冲19z缓冲器算法描述(1)帧缓冲器中的颜色置为背景颜色(2)z缓冲器中的z值置成最小值(离视点最远)(3)以任意顺序扫描各多边形a)对于多边形中的每一像素，计算其深度值z(x,y)b)比较z(x,y)与z缓冲器中已有的值zbuffer(x,y)如果z(x,y)>zbuffer(x,y)，那么计算该像素(x,y)的光亮值属性并写入帧缓冲器更新z缓冲器zbuffer(x,y)＝z(x,y)20z缓冲器的其它应用阴影算法：以光源为视点的z缓冲器21z缓冲器的其它应用rg

7、b和z缓冲器相结合，实现图像的合成22z缓冲器算法分析优点算法复杂度(O(nN))：对于给定的图像空间，N是固定的，所以算法复杂度只会随着场景的复杂度线性地增加无须排序：场景中的物体是按任意顺序写入帧缓冲器和z缓冲器的，无须对物体进行排序，从而节省了排序的时间适合于任何几何物体：能够计算与直线交点适合于并行实现(硬件加速)23z缓冲器算法分析不足z缓冲器需要占用大量的存储单元一个大规模复杂场景中：深度范围可能为106，一个像素需要24bit来存储其深度信息。如果显示分辨率为1280×1024，那么深度缓冲器需要4MB存储空间深度的采样与量化带来走样