图形学第5讲隐藏线.ppt

5.3.6 区间扫描线算法 基本思想：它是把当前扫描线与各多边形在投影平面的投影的交点进行排序后，使扫描线分为若干子区间。只要在区间任一点处找出在该处z值最大的一个面，这个区间上的每一个象素就用这个面的颜色来显示。 两个平面在屏幕上的投影 无贯穿的情形 相互贯穿的情形 如何确定小区间的颜色可分为三种情况： (1)小区间上没有任何多边形，如[a4,a5]，这时该小区间用背景色显示。 (2)小区间上只有一个多边形，如[a1,a2][a3,a4]这时可以对应多边形在该处的颜色显示。 (3)小区间上存在两个或两个以上的多边,形如[a2,a3]，必须通过深度测试判断哪个多边形可见。 若允许物体表面相互贯穿时，还必须求出它们在扫描平面（ZX平面）的交点。用这些交点把该小区间分成更小的子区间（称为间隔），在这些间隔上决定哪个多边形可见。如将[a2,a3]区间分成[a2,b][b,a3]两个子区间。 确定某间隔内哪一多边形可见: 可在间隔内任取一采样点（如间隔中点），分析该点处哪个多边形离视点最近，该多边形即是在该间隔内可见的多边形。 5.3.7 光线投射算法 基本思想： （1）考察由视点出发穿过观察屏幕的一象素而射入场景的一条射线，则可确定出场景中与该射线相交的物体。 （2)在计算出光线与物体表面的交点之后，离象素最近的交点的所在面片的颜色为该象素的颜色； (3)如果没有交点，说明没有多边形的投影覆盖此象素，用背景色显示它即可。 将通过屏幕各象素的投影线与场景中的物体表面求交 算法过程： for屏幕上的每一象素 { 形成通过该屏幕象素(u,v)的射线； for 场景中的每个物体 { 将射线与该物体求交； if 存在交点 以最近的交点所属的颜色显示象素(u,v) else 以背景色显示象素(u,v) } } 说明： （1）光线投射算法与Z缓冲器算法相比，它们仅仅是内外循环颠倒了一下顺序，所以它们的算法复杂度类似。 （2）区别在于光线投射算法不需要Z缓冲器。 为了提高本算法的效率可以使用包围盒技术，空间分割技术以及物体的层次表示方法等来加速。 * * (1)??? f(x，zi)max f(x，zj) x∈[a，b] (ij) (2)??? f(x，zi)min f(x，zj) x∈[a，b] (ij) 其余线段上应当消隐，。 改进的曲面隐藏线消除  上述方法对下图的曲面是不适用的，图中的c点附近的虚线部分应是可见的，但按上述算法却成了不可见了。 改进的曲面隐藏线消除技术 首先，另外建立M个单元 ， 。并计算 若 ? 则 为可见，并如下修改 或 的 值，可以表示为： 5.3 消除隐藏面 问题：为了让曲面在图形显示器上显示，需要把对应的曲面某点在屏幕的位置决定出来，即把曲面点变换成图像中的点，这过程就是光栅化过程，于是有些曲面或曲面一部分会被遮挡住，因此需要解决消除隐藏面的问题。 5.3.1 区域子分算法 算法思想：采用分而治之的策略，将整个屏幕看作为窗口，采用一个递归的四等分过程，每一次把矩形的窗口等分成四个相等的小矩形，分成的矩形也称为窗口。每一次子分，均要把要显示的多边形和窗口的关系作一判断。这种关系可有以下四种，如图5-9所示。 (a)分离 （b）内含 (c)相交 (d)包围 图5-9 多边形与窗口的关系 在窗口和每个多边形的关系确定以后，分下列三种情况。 ⑴所有多边形都和窗口分离，这时只要把窗口内所有的象素填上背景颜色。 ⑵只有一个多边形和窗口相交，或这个多边形包含在窗口内。这时先对窗口内每一象素填上背景颜色，再对窗口内多边形部分用扫描线算法填色。 ⑶只有一个多边形和窗口相交，这个多边形把窗口整个包围在内，或虽有几个多边形和窗口相交，但离观察者最近的一个多边形包围了整个窗口，这时把整个窗口填上离观察者最近的那个多边形的颜色。 对上述三种情况不成立的窗口再一分为四，分得的窗口重复上述的处理。 当窗口的边长和一个象素的宽度基本相等，则取最靠近观察者的多边形的颜色，或这个窗口相交的多边形颜色的平均值。 5.3.2 画家算法 画家算法源于油画的作画过程。根据景物的深度，先往画布（背景色）上 涂远景的颜色，然后再涂上近景的颜色。这样由远及近，后涂的颜色遮盖掉先涂的颜色，最终得到的结果就相当于消除了隐藏面。　　 画家算法的思想：把景物中各个面按其离视点的距离进行排序建成深度优先级表。然后由远至近取出表中的多边形投影到屏幕上，近的后投的,覆盖了远的先投的，结