课件计算机图形学真实感图形

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1、第七章真实感图形7.1真实感图形概述7.2消隐概述7.3隐藏线的消除7.3.1平面体的消除7.3.1.1凸面体的消隐7.3.1.2凹面体的消隐7.3.2曲面体的消隐7.4隐藏面的消除7.5明暗效应7.6颜色模型（图像处理已学）7.7光照高级编程（补充内容）7.8纹理图案映射（选学内容）7.1真实感图形概述：一引入：1演示虚拟钻石.AVI2演示光与纹理.AVI3问题：上面演示的图形及右面的图形有一个共同特性：具有真实感。采用哪些技术能生成具有真实感图形？二生成真实感图形的几大技术（本章的学习内容）1隐藏线的消除（1）平面体的消隐凸面体的消隐凹面体的消隐（2）曲面体的

2、消隐2隐藏面的消除3明暗效应(演示光照处理.exe)4颜色模型5纹理图案映射（演示texture.m)7.2消隐概述问题的提出：1人眼能正确判断形体的朝向和遮挡关系：在现实世界中，观察不透明的物体时，我们的眼睛只能看到朝向我们的表面，其余的表面(尽管存在)不能被看见.例如：粉笔盒2计算机不能自动识别形体的朝向和遮挡关系：用计算机生成立体图时，物体表面的（无论能否被看见）所有数据都存放在计算机中，但计算机不能自动识别形体的朝向和遮挡关系。3问题：如果在图形的生成过程中，不进行可见与不可见的区分处理，且不可见部分不被消隐掉，物体的所有部分都将被表现出来，会造成错觉和歧

3、义。例如：图A是不进行可见与不可见的区分处理，没有消隐的线框图，可以有四种解释：可见，没有消隐的线框图不能表现确定的物体形状，而只有进行必要的消隐之后才可能出现准确地判断其形状。俯视，小长方体在上俯视，有矩形孔仰视，小长方体在下仰视，有矩形孔图A：线框图的表达不确定要正确画出物体的形状必须判断哪些是可见的、哪些是不可见的、并对不可见部分进行消隐处理。二消隐的必要性：观察者B在后A在前ZXYEOXOZ平面（一）消隐处理时必然遇到的问题：①判断前后关系,判断可能被遮挡的物体是哪一个对观察者来讲,A与B谁在前(靠近E),若在前则不可能被遮挡，若在后则有可能被遮挡。②确定

4、投影的重叠部分,判断被遮挡者的哪一部分应消隐求各投影的交点.找出A与B重叠的部分,求交点.无重叠则无遮挡.有重叠可能有遮挡。③判断某个面的朝向,以便判断出某个面不可见并进行消隐。三常用的方法与技术1“最大最小试验”也被称为排斥试验。它用来快速判断空间的两个面或两个立体是否互相遮挡，无遮挡时，可以不进行包含或相交等运算，从而减少工作量，有遮挡时，再进一步判断遮挡的大小等问题。2最大最小的含义：是指两个立体的投影A和B：X方向：A的最大值小于B的最小值，或A最小值大于B的最大值Y方向：A的最大值小于B的最小值，或A最小值大于B的最大值则A与B必定不重叠（无遮挡）。（二

5、）技术1：最大最小试验（判断重叠的方法）ABX方向：A最大值小于B的最小值的图例3判断两个多边形是否重叠的方法:(利用最小投影矩形检验)（1）确定多边形A，B各自的“最小投影矩形”(最小投影矩形：能够包含平面多边形投影的最小矩形)YmaxYminXminXmaxXY如果两个平面多边形的最小投影矩形不发生重叠，则这两个平面多边形必定不会重叠。两平面多边形必定不重叠条件:满足下列条件中的任何一个。A在左XAmax≤XbminA在右XAmin≥XBmaxA在下YAmax≤YBminA在上YAmin≥YBmaxABABABAB（2）根据两个最小投影矩形相交与否来迅速判断A

6、，B是否重叠。（3）若两个投影矩形重叠,需根据两个多边形是否重叠,判断遮挡关系：若两个最小投影矩形重叠，不能断定两个多边形重叠，如下图。需进一步判断两个多边形是否重叠，只有当多边形在投影面上发生相互重叠时，才有可能在空间发生相互遮挡的关系。例：投影矩形重叠多边形不重叠实例投影矩形重叠多边形也重叠实例（1）“最小盒子”的含义：包容空间立体且体积是最小的长方体，（2）立体A必定不遮挡B的条件为：XAmax≤XBminA在左XAmin≥XBmaxA在右ZAmax≤ZBminA在下ZAmin≥ZBmaxA在上YAmax≤YBminA在后以上5个条件只要有1个满足，则A肯定

7、不会遮挡B4判断两个立体是否重叠的方法:(利用“最小盒子”来检验判断)以上5个条件全都不满足，则A是否遮挡B，还需做进一步的计算和判断。5结论：最大最小试验可以快速判断互不遮挡的立体或多边形，避免为了消隐进行的计算(例：求交点)和判断，从而加快了计算的速度。（三）技术2：包含性检验（判断是否重叠）问题：如何判断点和一个多边形是否重叠？要确切地知道一个点和一个平面多边形的相对位置关系，就应判断点的投影是否包含在平面多边形的投影之中。如果被包含，就要比较点与该面的前后关系，最终判断它们的遮挡关系。检测的方法：设空间一平面多边形ABCDE在投影面上的投影是A’B’C’D

8、’E’，空