计算机图形学2

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1、第二章光栅图形学2.1直线段的扫描转换算法2.2圆弧的扫描转换算法2.3多边形的扫描转换与区域填充2.4字符2.5裁剪2.6反走样2.7消隐清华大学计算机图形学2.7消隐消隐的分类消除隐藏线消除隐藏面画家算法Z缓冲区(Z-Buffer)算法扫描线Z-buffer算法区域子分割算法光线投射算法清华大学计算机图形学基本概念投影变换失去了深度信息，往往导致图形的二义性要消除二义性，就必须在绘制时消除被遮挡的不可见的线或面，习惯上称作消除隐藏线和隐藏面，简称为消隐。经过消隐得到的投影图称为物体的真实图形。长方体线框投影图的二义性清华大学计算机图形学消隐的对象是三维物体。

2、三维体的表示主要有边界表示和CSG表示等。消隐结果与观察物体有关，也与视点有关。线框图消隐图真实感图形清华大学计算机图形学Gems演示清华大学计算机图形学CSG表示清华大学计算机图形学边界表示(体、面、环、边、点)清华大学计算机图形学2.7.1消隐的分类按消隐对象分类线消隐消隐对象是物体上的边，消除的是物体上不可见的边。面消隐消隐对象是物体上的面，消除的是物体上不可见的面。清华大学计算机图形学Southerland按消隐空间分类物体空间的消隐算法（光线投射、Roberts）将场景中每一个面与其他每个面比较，求出所有点、边、面遮挡关系。Roberts的故事：IEE

3、ECS计算机先驱奖清华大学计算机图形学图像空间的消隐算法(Z－buffer、扫描线、Warnock)对屏幕上每个象素进行判断，决定哪个多边形在该象素可见。清华大学计算机图形学物体空间和图像空间的消隐算法(画家算法)在物体空间中预先计算面的可见性优先级，再在图像空间中生成消隐图。清华大学计算机图形学2.7.2消除隐藏线对造型的要求在线框显示模型中,要求造型系统中有面的信息，最好有体的信息。坐标变换将视点变换到Z轴的正无穷大处，视线方向变为Z轴的负方向。清华大学计算机图形学最基本的运算判断面对线的遮挡关系.反复地进行线线、线面之间的求交运算清华大学计算机图形学平面对

4、直线段的遮挡判断算法视点与线段同侧包围盒不交分段交替取值线面相交线面平行，线在面后线面交与线段外清华大学计算机图形学(1)若线段的两端点及视点在给定平面的同侧，线段不被给定平面遮挡，转7(2)若线段的投影与平面投影的包围盒无交，线段不被给定平面遮挡，转7(3)求直线与相应无穷平面的交。若无交点，转4。否则，交点在线段内部或外部。若交点在线段内部，交点将线段分成两段，与视点同侧的一段不被遮挡，另一段在视点异侧，转4再判；若交点在线段外部，转4。清华大学计算机图形学(4)求所剩线段的投影与平面边界投影的所有交点，并根据交点在原直线参数方程中的参数值求出Z值(即深度)

5、。若无交点，转5。(5)以上所求得的各交点将线段的投影分成若干段，求出第一段中点。(6)若第一段中点在平面的投影内，则相应的段被遮挡，否则不被遮挡；其他段的遮挡关系可依次交替取值进行判断。(7)结束。清华大学计算机图形学前向面、后向面为了提高算法的效率，需要设法减少求交的工作量。若V·N>0，称该多边形为后向面。若V·N<0，称该多边形为前向面。后向面总是看不见的，不会由于后向面的遮挡，而使别的棱成为不可见的。因此计算时，可以把这些后向面全部去掉，这并不影响消隐结果。示意图清华大学计算机图形学前向面后向面多面体的隐藏线消除图3中的JEAF、HCBG和DEABC

6、所在的面均为后向面。其它为前向面。清华大学计算机图形学线消隐基本数据结构面表(存放参与消隐的面)+线表(存放待显示的线)算法假设E为面F的一条边,需判别F以外每一个面与E的遮挡关系.清华大学计算机图形学2.7.3消除隐藏面3.3.1画家算法（列表优先算法）先把屏幕置成背景色，再把物体的各个面按其离视点的远近进行排序，排序结果存在一张深度优先级表中。然后按照从远到近的顺序逐个绘制各个面。关键是如何对场景中的物体按深度排序清华大学计算机图形学对场景中的物体按深度排序深度重叠测试.Zmin(P)

7、影重叠判断P和Q在oxy平面上投影的包围盒在x方向上不相交P和Q在oxy平面上投影的包围盒在y方向上不相交清华大学计算机图形学P和Q在oxy平面上的投影不相交P在Q之后。P的各顶点均在Q的远离视点的一侧Q在P之前。Q的各顶点均在P的靠近视点的一侧精确的重叠测试以上测试失败，须作进一步判断。计算时不必具体求出重叠部分。在交点处进行深度比较，只要能判断出前后顺序即可。若遇到多边形相交或循环重叠的情况（如图f），还必须在相交处分割多边形，然后进行判断。清华大学计算机图形学P不遮挡Q的各种情况(ab,c,d,e)及互相遮挡f清华大学计算机图形学2.7.3.2Z缓冲区算法

8、帧缓存来存放每个象素的颜