计算机图形学隐面算法分解.pptx

消除隐藏面 姓名：XX 专业：XXXX 导师：XX 教授 学号：XXXXXXXXX 消除隐藏面 隐面算法 用于消除物体上不可见的表面 主要针对表面模型，不仅要求画出物体的各个可见棱边，而且还要求填充各个表面 画家算法 Z缓冲区算法 扫描线算法 区域采样算法 在绘制物体真实图形时，总是在投影面取一组离散点，在各离散点解决消隐问题，以确定颜色、亮度，用于显示屏幕上的像素。 消除隐藏面 画家算法 画家算法 基本思想： 画家的作画时，先涂背景色，然后由远及近的将景物画上，顺序暗示出所画物体之间的相互遮挡关系。所以称为画家算法。 因此，画家算法又被称为深度排序算法或表优先级算法。 基本原理： 1）先把屏幕置成背景色； 2）将场景中的物体的各个面按其距观察点的远近进行排序，结果放在一张线性表中；（线性表构造：距观察点远的优先级低，放在表头；距观察点近的优先级高，放在表尾 ）该表称为深度优先级表。 3）然后按照从远到近（从表头到表尾）的顺序逐个绘制物体表面。 消除隐藏面 画家算法 深度优先级表的建立 一、多边形优先级的考虑 首先对一个简单的画面，可以直接建立一个确定的深度优先表如图（a）所示。深度方向上无重叠。 当画面略微复杂一点，无法按简单的Z向排序建立确定的深度优先表，以确定每一个多边形的优先级，如图（b）所示 。深度方向上有重叠 R 消除隐藏面 画家算法 深度优先级表的建立 二、投影重叠判断： 测试按照难度递增顺序排列： 1. P和Q在oxy平面上投影的包围盒在x方向上不相交，图a； 2. P和Q在oxy平面上投影的包围盒在y方向上不相交,图b； 3. P在Q之后。P的各顶点均在Q的远离视点的一侧,图d； 4.Q在P之前。Q的各顶点均在P的靠近视点的一侧,图e； 5. P和Q在观察平面oxy上的投影不相交,图c； 上面5项只要有一项成立，P就不遮挡Q，不需要重新排序 消除隐藏面 画家算法 深度优先级表的建立 对于某一重叠表面，上述五项测试均不成立，则需在有序表中调换两个面的位置。 调换两个面的位置后，需要对调换过顺序的表面重复上述5项测试…… 消除隐藏面 画家算法 深度优先级表的建立 解决方法是沿多边形所在平面间的交线循环分割这些多边形。 无法直接建立正确的深度优先表 消除隐藏面 画家算法 排序计算量大； 多边形相交或循环重叠时，必须分割多边形。 画家算法的不足： 消除隐藏面 Z缓冲区算法 Z缓冲区算法 基本思想： 投影平面每个像素所对应的所有面片（平面或曲面）的深度进行比较，然后取离视线最近面片的属性值作为该像素的属性值。 Z缓冲器算法基本思想 消除隐藏面 Z缓冲区算法 实现方法 屏幕 消除隐藏面 Z缓冲区算法 算法描述： for ( v= 0;vvmax;v++) for (u= 0; uumax; u++) { 将帧缓冲器的第(u,v)单元置为背景色； 将Z缓冲器的第(u,v)单元置为最小深度值； } for (每个多边形） for (多边形在投影平面上的投影区域内的每个像素(u,v) ) { 计算多边形在当前像素(u,v)处的深度值d； if (d Z缓冲器的第(u,v)单元的值) { 置帧缓冲器的第(u,v)单元值为当前多边形颜色； 置Z缓冲器的第(u,v)单元值为d; } } 消除隐藏面 Z缓冲区算法 深度值的计算 若已知多边形的方程，则可用增量法计算扫描线每一个像素的深度。设平面方程为： 则多边形面上的点（x，y）所对应的深度值为： 消除隐藏面 Z缓冲区算法 深度值的计算 由于所有扫描线上相邻点间的水平间距为1个像素单位，扫描线行与行之间的垂直间距也为1。因此可以利用这种连贯性来简化计算过程，如图所示。 若已计算出（x，y）点的深度值为zi，沿x方向相邻连贯点（x+1，y）的深度值zi+1可由下式计算： 消除隐藏面 Z缓冲区算法 深度值的计算 沿多边形左边界递归计算边界上各点的坐标： m为该边的斜率，沿该边的深度也可以递归计算出来，即： 如果该边是一条垂直边界，则计算公式简化为： 消除隐藏面 Z