第8章消隐技术.ppt

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1、第8章　消隐技术问题•场景中哪些物体的表面是可见的，哪些是被遮挡不可见的（隐藏面或线）？•如何在投影过程中消除隐藏面或线？1教学目标:一、总体目标：了解基本凸凹多面体隐藏线的消除，自由曲面体隐藏面的消除算法。二、通过本章的学习，应能做到：掌握隐藏线的消除：基本的凸凹多面体隐藏线的消除；自由曲面体：回转二次曲面体的轮廓线，自由曲面体的绘制。隐藏面的消除：扫描线算法，深度优先算法，Z向深度缓存算法。2三、外语词汇：Z-Buffer四、作业与上机练习：课本：P255（3）上机。1，2练习。34两类消隐算法：图象空间消隐算法：以屏幕象素为采样单位，确定投影于每一象素的可见景物表面区域，并将其

2、颜色作为该象素的显示颜色。景物空间消隐算法：直接在景物空间（观察坐标系）中确定视点不可见的表面区域，并将它们表达成同原表面一致的数据结构。5图象空间消隐算法：有深度缓冲器算法、A缓冲器算法、区间扫描线算法等。景物空间消隐算法：BSP算法、多边形区域排序算法。介于二者之间：深度排序算法、区域细分算法、光线投射算法等。68.1深度缓存器算法算法的原理：使用两块缓冲区：Z缓存：存深度帧缓存：存颜色。Z-buffer算法7算法步骤：1．初始化：把Z缓存中各(x,y)单元置为z的最小值，而帧缓存各(x,y)单元置为背景色。2．在把物体表面相应的多边形扫描转换成帧缓存中的信息时，对于多边形内的每

3、一采样点(x,y)进行处理：①计算采样点(x,y)的深度z(x,y)；②把大于Z缓存中在(x,y)处的z(x,y)值存入Z缓存中的(x,y)处，再把多边形在z(x,y)处的颜色值存入帧缓存的(x,y)地址中。8Z-buffer帧缓存0000000000000000000050809问题：计算采样点(x,y)的深度z(x,y)。假定多边形的平面方程为：Ax+By+Cz+D=0。10利用连贯性加速深度的计算：11扫描线上所有后继点的深度值：当处理下一条扫描线y=y-1时，该扫描线上与多边形相交的最左边（x最小）交点的x值可以利用上一条扫描线上的最左边的x值计算：12可采用边表和有效边表来

4、提高算法效率——扫描线深度缓存器算法13算法特点：①算法简单。②需较大的存储空间。③处理反走样、透明和半透明效果困难。对于③，可以使用A缓冲器算法克服。光栅显示器显示图形，直线段或图形边界或多或少会呈锯齿状。这种用离散量表示连续量引起的失真现象称之为走样；用于减少或消除这种效果的技术称为反走样。走样现象除了阶梯状的边界外，还有图形细节失真(图形中的那些比象素更窄的细节变宽)，狭小图形遗失等现象。常用反走样方法：提高分辨率、区域采样和加权区域采样。148.2区间扫描线算法算法原理：避免对被遮挡区域的采样是进一步提高扫描线算法计算效率的关键。15三种情况考虑：小区间上没有任何多边形，这时

5、，该小区间用背景色显示。(2)小区间上只有一个多边形，这时，用对应多边形在该处的颜色显示。(3)小区间存在两个或两个以上的多边形时，必须通过深度测试判断哪个多边形可见。16算法：三张表：边表、多边形表、有效边表。算法关键：分割子区间，确定子区间上的唯一可见面。特殊情形：贯穿情形、循环遮挡情形。17贯穿情形：为了使算法能处理互相贯穿的多边形，扫描线上的分割点不仅应包含各多边形的边与扫描线的交点，而且应包含这些贯穿边界与扫描线的交点。18循环遮挡：将多边形进行划分以消除循环遮挡。198.3深度排序算法（画家算法）算法原理：若场景中任何多边形在深度上均不贯穿或循环遮挡，则各多边形的优先级顺

6、序可完全确定，扫描转换就可以按从优先级低的多边形到优先级高的多边形的顺序进行。20算法步骤：1.将多边形按深度进行排序：距视点近的优先级高，距视点远的优先级低。2.由优先级低的多边形开始逐个对多边形进行扫描转换。其中的关键是将多边形按深度进行排序。21排序步骤：1.将所有多边形按Zmin由小到大的顺序存入队列M中，并初始化一空队列N。2.取M中第一个多边形(A)与其他多边形进行深度重叠比较，若无重叠关系，A入N；否则作重叠处理。3.将已处理的多边形从M中删除，转2.，直到M为空。ABCDEFG队列M队列N初步排序队列最终排序队列22深度重叠比较:最小包围盒Zmin(B)>Zmax(A

7、)重叠处理:•A位于重叠之后：A入N23•B上重叠平面在A之前：A入N•在重叠区域任取一点计算A和B的Z值，若A的Z值小，则A入N，否则交换A和B的关系。24(1)深度重迭判断若P，Q是深度优先级表中两个相邻的多边形，且Zmax(P)≥Zmax(Q)，Zmin(P)>Zmax(Q)，则Q不可能遮挡P的任何部分，故可在P之前画出。（对多边形扩展数据结构，包含所有顶点的最小Z坐标和最大Z坐标）(2)投影重叠判断若P，Q在XY平面上的投影包围盒不重叠，那么P，Q