第8章 消隐问题.ppt

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1、第8章消隐问题8.1基本概念8.2消隐基本技术8.3消隐算法1《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿观察空间的定义及转换三维裁剪投影消隐消隐投影光照效果生成投影线框图消隐图真实感图形三维形体2《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿线框图消隐图真实感图形3《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿线框图的二义性消隐技术就是要解决形体的二义性问题，通过消隐线或消隐面方法，提高图形的真实感。消隐是产生真实感的方法之一。4《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿按消隐对象分类——消隐线算法和消隐面算法。早期图形显示器是用线条表示图形，消

2、隐主要是消隐线问题。使用光栅显示器后，物体可用连续变化的色调来描述，消隐算法的研究渐渐转向消隐面的问题。8.1基本概念一、消隐算法分类5《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿按消隐空间分类——物空间算法和像空间算法。物空间算法是在描述物体的物理坐标系中实现的，以场景中的物体为处理单元，通过一个面与其余面的可见性比较进行。特点是算法可以达到相当高的精度。for(场景中的每一个物体){将其与场景中的其它物体比较，确定其表面的可见部分；显示该物体表面的可见部分；}6《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿像空间算法是在观察物体的屏幕坐标系中实现的

3、，以窗口内的每个像素为处理单元。特点是算法精度低，只能达到屏幕精度为止，但速度往往更高。for(窗口内的每一个像素){确定距视点最近的物体，以该物体表面的颜色来显示像素}7《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿二、算法复杂度假设场景中有k个物体，平均每个物体表面由h个多边形构成，显示区域中有mxn个像素，则：第一种算法的复杂度为：O((kh)×(kh))第二种算法的复杂度为：O(mnkh)8《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿物空间消隐算法:是就一个物体表面的h个多边形中的每个面与其余h-1个面进行比较，精确地求出物体上每个棱边或每个面

4、的遮挡关系。算法的计算量正比于h2，即算法复杂度为：O((h)2)。则，k个物体的算法复杂度为：O((kh)2)。9《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿象空间消隐算法：这类算法对屏幕上的每个象素进行判断，以决定物体上哪个多边形在该象素点上是可见的。若屏幕上有m×n个象素点，每个物体表面上有h个多边形，则该类消隐算法计算量正比于mnh。k个物体的算法复杂度为：O(mnkh)。10《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿各种消隐算法均采用一定形式的几何排序。通过排序，可搜查出位置上靠近观察者的几何元素，确定几何元素之间在位置上的遮挡关系，解决

5、消隐计算的主要问题。各种算法都有各自的排序方法和排序次序。排序次序影响算法的效率。三、算法排序11《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿8.2消隐基本技术为了提高消隐算法的效率，各种消隐算法常采用一些有效的消隐基本算法。利用连贯性将透视投影转换成平行投影包围盒技术背面剔除空间分割技术物体分层表示12《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿物体连贯性面的连贯性区域连贯性扫描线的连贯性深度连贯性一、利用连贯性13《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿二、包围盒技术一个形体的包围盒指的是包围它的简单形体。比如，2D的矩形，3D的立方块、长

6、方体、球等。目的：避免盲目的求交测试；各物体间的比较等。一个好的包围盒要具有两个条件：包围和充分紧密包围着形体；对其的测试比较简单。例：矩形包围盒及长方体包围盒提高算法效率…14《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿三、背面剔除外法向外法向与投影方向（观察方向）的夹角前向面与后向面（背面）剔除依据：物体表面是封闭的，背面总是被前向面所遮挡，从而始终是不可见的。15《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿视线-法线夹角法N面的法向量K面上一点指向观察点的向量=cos-1()0<=<时可见<=<=时不可见2N.K

7、N

8、

9、K

10、N.K>0

11、N.K<0216《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿四、空间分割技术依据：场景中的物体，它们的投影在投影平面上是否有相互遮挡的重叠部分？对于根本不存在相互遮挡关系的物体，应避免这种不必要的测试。方法：将投影平面上的窗口分成若干小区域；为每个小区域建立相关物体表，表中物体的投影于该区域有相交部分；则在小区域中判断哪个物体可见时，只要对本区域的相关物体表中的物体进行比较即可。17《图形学与虚拟环境》郑州大学信息工程学院赵新灿复杂度比较：假定每个小区域的相关物体表中平均有h个物体，场景中有k个物体，由于物体在场景中的分布是分散的，显然h远小于k。根

12、据物空间消隐方法所述，其算法复杂度为O(h2),远小于O(k2)。18《图形学与