计算机图形学第5讲图形消隐.ppt

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1、1图形消隐2图形消隐基本概念提高消隐算法效率的常用方法画家算法Z缓冲器算法扫描线Z缓冲器算法OpenGL相关函数3问题投影变换失去了深度信息，往往导致图形的二义性及失去遮挡关系失去遮挡关系基本概念基本概念要消除二义性和保持遮挡关系，就必须在绘制（投影）时消除被遮挡的不可见的线或面，习惯上称作消除隐藏线（HiddenLineRemoval）消除隐藏面（HiddenSurfaceRemoval）简称为消隐45消隐的对象三维物体三维体的表示主要采用边界（多边形）表示消隐结果与观察物体有关，也与视点位置和方向有关线框图消隐图真实感图形

2、基本概念6消隐分类消除隐藏线：消除不可见线——线框表示物体消除隐藏面：确定可见面（消除不可见面）——表面表示物体基本概念7基本概念世界坐标系用户用来定义图形的坐标系，主要用于计算机图形场景中所有图形对象的空间定位和定义。观察坐标系可以在世界坐标系的任何位置、任何方向定义，通常以视点的位置为原点，通过用户指定的一个向上的观察向量来定义整个坐标系统。unvP0(x0,y0,z0)xyz8基本概念将世界坐标系中的三个坐标轴转换为与观察坐标系的三个坐标轴对应重合的逆变换平移变换，将观察参考点移到世界坐标系的原点处旋转变换，将u，v，n

3、分别对应到x，y，z即绕x轴旋转角，绕y轴旋转角，绕z轴旋转角消除隐藏线体=n个面基本运算线线间求交运算线面间求交运算9消除隐藏线平面对直线段的遮挡判断算法思路：先做简单判断，将计算量较大的判断留到后面做10消除隐藏线(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(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711消除隐藏线(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；

4、若交点在线段外部，转4。12P0(4)求所剩线段的投影与平面边界投影的所有交点。若无交点，转513P0P1P2P3P4P5(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。14P0P1P2P3P4P5消除隐藏线HiddenLineRemove(){坐标变换；for(对每个面Fj)for(Fj的每一条边Ei)将二元组压入堆栈While(栈不空){=栈顶；for(j!=j0的每一个面Fj

5、){if(Ei被Fj全部遮挡){将Ei清空；break;}if(Ei被Fj部分遮挡){从Ei中将被遮挡的部分裁掉；if(Ei被分成若干段){取其中的一段作为当前Ei段；将其它段及相应的j压栈;}}}if(Ei段不为空)显示Ei;}}While(栈不空){=栈顶；for(j!=j0的每一个面Fj){if(Ei被Fj全部遮挡){将Ei清空；break;}if(Ei被Fj部分遮挡){从Ei中将被遮挡的部分裁掉；if(Ei被分成若干段){取其中的一段作为当前Ei段；将其它段及相应的j压栈;}}}if(Ei段不为空)显示E

6、i;}15分治策略简单的剔除求每条边上的遮挡16面消隐算法分类投影窗口内的像素为处理单元——确定最近点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}图像空间－image-space基本概念17面消隐算法分类（续）场景中的物体为处理单元——物体上的面是否最近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；}物体空间－object-space基本概念18提高消隐算法效率的常用方法主要技术1.利用连贯性（SpatialCoherence）相

7、邻物体的属性之间有一定的连贯性，其属性值通常是平缓过渡的，如颜色值、空间位置关系等包括：物体连贯性面的连贯性区域连贯性扫描线连贯性深度连贯性19提高消隐算法效率的常用方法包围盒技术定义：一个形体的包围盒指的是包围它的简单形体两个条件包围盒充分紧密包围着形体对其的测试比较简单主要包围盒长方体正方体球20提高消隐算法效率的常用方法作用—避免盲目求交两个空间多边形A、B在投影平面上的投影分别为A’，B’，因为A’、B’的矩形包围盒不相交，则A’、B’不相交，无须进行遮挡测试一般情况下，判断两物体是否遮挡时，前一种情况大量存在，避免了

8、物体间的复杂相交测试21提高消隐算法效率的常用方法背面剔除外法向：规定每个多边形的外法向都是指向物体外部的前向面：若多边形的外法向与投影方向（观察方向）的夹角为钝角，称为前向面后向面：若多边形的外法向与投影方向（观察方向）的夹角为锐角，称为后向面（背面）夹角为180－u投影方