计算机图形学 第十一章 隐藏面的消除ppt课件.ppt

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1、第十一章隐藏面的消除消隐的分类消除隐藏线消除隐藏面基本概念提高消隐算法效率的常见方法画家算法Z缓冲区(Z-Buffer)算法扫描线Z-buffer算法扫描线算法区域子分割算法光线投射算法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基本概念消隐的对象是三维物体。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

2、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。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。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面消隐面消隐算法的分类提高消隐算法效率的常见方法画家算法Z缓冲器算法扫描线Z缓冲器算法区域子分算法光线投射算法面消隐算法的分类消隐算法的分类第一类（图像空间的消隐算法）：以窗口内的每个像素为处理单元；如Z－buffer、扫描线、Warnock算法for(窗口内的每一个像素){确定距视点最近的物体，以该

3、物体表面的颜色来显示像素}第二类（物体空间的消隐算法）：以场景中的物体为处理单元；如光线投射算法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；}面消隐算法的分类第一类（图像空间的消隐算法）：以窗口内的每个像素为处理单元；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}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：算法的复杂度为：O(mnkh)面消隐算法的分类第二类（物体空间的消隐算法）：以场景中的物体为处理单元；for(场景中的每一个物体){将其与场景

4、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；}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：算法的复杂度为：O((kh)*(kh))提高消隐算法效率的常见方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提高消隐算法效率的常见方法1利用连贯性：相邻事物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。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提高消隐算法效率的常见方法1物体连贯性：如果物体A与物体B是完全相互分离的，则在消隐时，只需比较A、B两物体之间的

5、遮挡关系就可以了，无须对它们的表面多边形逐一进行测试。例如，若A距视点较B远，则在测试B上的表面的可见性时，无须考虑A的表面。面的连贯性：一张面内的各种属性值一般都是缓慢变化的，允许采用增量形式对其进行计算。区域连贯性：区域指屏幕上一组相邻的像素，它们通常为同一个可见面所占据，可见性相同。区域连贯性表现在一条扫描线上即为扫描线上的每个区间内只有一个面可见。提高消隐算法效率的常见方法1扫描线的连贯性：相邻两条扫描线上，可见面的分布情况相似。深度连贯性：同一表面上的相邻部分深度是相近的，而占据屏幕上同一区域的不同表面的深度不同。这样在判断表面间的遮挡关系时，只需取其上一点计算出深度值，比

6、较该深度值即可得到结果。提高消隐算法效率的常见方法2将透视投影转换成平行投影消隐与透视关系密切,体现在：1）消隐必须在投影之前完成；2）物体之间的遮挡关系与投影中心（视点）的选取有关；3）物体之间的遮挡关系与投影方式有关提高消隐算法效率的常见方法3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。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。提高消隐算法效率的常见方法3应用—避免盲目求交例如：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。右下图：包围盒相交，投影也相交

7、；包围盒相交，投影不相交。提高消隐算法效率的常见方法4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）。剔除依据：背面总是被前向面所遮挡，从而不可见。提高消隐算法效率的常见方法4前向面后向面多面体的隐藏线消除图中的JEAF、HCBG和DEABC所在的面均为后向面。其它为前向面。提高消隐算法效率的常见