《计算机图形学》08消隐技术.ppt

 8.4 光线投射算法 算法思路 将通过绘图窗口内每一个像素的投影线与场景中的所有多边形求交。如果有交点，用深度值最大的交点（最近的）所属的多边形的颜色显示相应的像素；如果没有交点，说明没有多边形的投影覆盖此像素，用背景色显示即可。 算法描述： for ( v= 0;vvmax;v++) for (u= 0; uumax; u++) { 形成通过像素(u,v)的投影线； for (场景中每一个多边形） 将投影线与多边形求交； if (有交点） 以最近交点所属多边形的颜色显示像素(u,v) else 以背景色显示像素(u,v)； } * 第八章 消 隐 技 术 8.1 基本概念 一.为什么要消隐 因为计算机图形处理的过程中，不会自动消去隐藏部分，相反会将所有的线和面都显示出来。 问题： ① 对于线画图形会出现多义性。 对于光栅扫描着色的面图形则会导致图形错误。 ② 要增强图形的真实感必须进行消隐处理。 二. 消隐的分类 1.消除隐藏线 对于采用物体的棱线或轮廓线表示的线画图形，应消去物体本身看不见的棱线和轮廓线部分，以及因物体间的互相遮挡而被隐藏的棱线和轮廓线。 2.消除隐藏面 对于采用光栅扫描着色方法（即采用物体表面不同的明暗度）绘制的图形，应消除物体上看不见的面以及因物体间的互相遮挡而被隐藏的面。 与此相对应，消隐的算法也可分为两种： 第一种方法是以场景中的物体为处理单元，将一个物体与 其余的 k－1 个物体逐一比较，仅显示它可见的表面以达到消 隐的目的。此类算法通常用于消除隐藏线。 假定场景中有 k 个物体，平均每个物体的表面由 h 个多边形构成，其计算复杂度为 O((kh)2)。 算法描述如下： for (场景中的每一个物体) { 将该物体与场景中的其它物体进行比较，确定其表面的可 见部分； 显示该物体表面的可见部分； } 第二种方法是以窗口内的每个像素为处理单元，确定在每 一个像素处，场景中的物体哪一个距离观察点最近（可见 的），从而用它的颜色来显示该像素。此类算法通常用于消除 隐藏面。 若显示区域中有 m×n 个像素，则其计算复杂度为O(mnkh)。 算法描述如下： for (窗口内的每一个像素) {确定距观察点最近的物体，以该物体表面的颜色来显示像素； } 三.消隐算法中常用的处理技术 1. 排序 确定物体间遮挡关系的要素： 视点位置 视线方向 按观察方向上离视点（投影参考点） 的远近（通常用 z 值来表示）排序。 2. 测试 用以判断点与面、线与面、面与面之间的关系。 u(x) v(y) n(z) 视点 z 值 包含测试： 测试空间点的投影是否在某个空间多边形的投影内，若在，则可能存在遮挡关系；若不在，则不存在遮挡关系。 测试方法： 从空间点的投影开始向与 －y 轴平行的方向作射线，计算 该射线与空间多边形的投影的交点个数，若为奇数，则点的投 影在多边形的投影内；若为偶数，则点的投影不在多边形的投 影内。 x y 特殊情况左闭右开 重叠测试： 测试两个空间多边形的投影是否重叠，若重叠，则可能存 在遮挡关系；若不重叠，则不存在遮挡关系。 测试方法： 四. 提高消隐算法效率的常用方法 利用连贯性 包围盒技术 背面剔除 将透视投影转换成平行投影 空间分割技术 复杂度比较 物体分层表示 1. 利用相关性（连贯性） 物体的相关性：若物体 A 与物体 B 是完全相互分离的，消 隐时只需比较 A 、 B 两物体之间的遮挡关系，而不需对其表面 多边形逐一进行测试。 面的相关性：一个面内的各种属性值（坐标值、灰度值等） 一般都是缓慢变化的，可采用简单增量方式进行计算。 区域相关性：一个区域是指屏幕上一组相邻的像素，它们 通常属于同一个可见面。区域相关性表现在一条扫描线上时,即 为扫描线上的每个区间内只有一个面可见。 扫描线相关性：