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ComputerGraphics第9章可见面判别算法电子科技大学计算机学院

CHP9visiblesurfacedetectionnvisiblesurfacedetectionnnnnnnnAlgorithmtype表面定向理后向面消除法（back-facesmethod）深度冲法（depth-buffermethod）A冲器算法（A-buffermethod）算法（scan-linemethod）深度排序算法（depth-sortingmethod）DesignedbyLgs.UESTC

CHP9visiblesurfacedetection消隐的考虑：n用计算机生成三维形体的真实图形，是计算机图形学研究的重要内容之一。在使用显示设备描绘三维图形时，必须把三维信息作某种投影变换，在二显示表面上绘制出来。n由于投影变换失去了深度信息，往往导致图形的二义性：n要消除二义性，必须在绘制时隐藏实际不可见的线和面，即消隐。经过消隐的投影图称为物体的真实图形。nDesignedbyLgs.UESTC

CHP9visiblesurfacedetection不同消隐算法考虑的因素n速度问题——实时模拟，如飞行模拟nn真实度问题——计算机动画，有连续色调，能产生阴影、透明、表面纹理及反射、折射等视觉效果在进行消隐算法的设计时，应在计算速度和图形细节之间进行权衡，同一种算法无法兼顾nDesignedbyLgs.UESTC

CHP9visiblesurfacedetection消隐算法的实现空间（两种方法）形体空间法(object-spacemethod)nn直接对形体定义进行处理（把形体和形体的某些部分彼此比较，以确定哪些表面和线作为一个整体是不可见的）n图像空间法(image-spacemethod)n对形体投影图像进行处理（对投影平面上的每一个象素位置逐点检测其可见性）nDesignedbyLgs.UESTC

difference形体空间法是在定义对象的坐标系中实现的，而图像空间法是在对象显示的屏幕坐标系中实现的。nn形体空间法以尽可能高的精度完成几何计算，所以可以把图像放大许多倍而不致损害其准确性，但是图像空间法只能以与显示屏的分辨率相适应的精度来完成计算，所以其图像的放大效果较差。这两类算法的性能特性也是不同的。形体空间法所需的计算时间随场量中物体的个数而增加，而图像空间法的计算时间则随图像中可见部分的复杂程度而增加。nDesignedbyLgs.UESTC

表面定向理论与定向法Idea（物空间算法）nu表面法矢量nv指向表面外部法线方向视线矢量np2物体表面任一点指向p3视点的方向视角?n法矢量和视线矢量的夹角。p4p1?wnDesignedbyLgs.UESTC

表面定向理论与定向法判断原则：nuvp2p3计算方法n计算sign（cos?）p4np1?wnDesignedbyLgs.UESTC

表面定向理论与定向法计算公式：DesignedbyLgs.UESTC

后向面(backfaces)消除法（物空间算法）DesignedbyLgs.UESTC

后向面(backfaces)消除法Eg:左手系，viewdirection?Z_axisn容易得知：YZIfC0?backfaces?invisibleN(A,B,C)Else?visible所谓的backface取决于观察的方向和观察系统的坐标系(右手和左手)XZvDesignedbyLgs.UESTC

深度缓冲器算法（Z-Buffer）nIDEA:Depth-buffermethod像空间算法如图，s1平面距离投影平面nZvYvs3最近，所以投影点（x，y）s2将保存s1平面上相应点的属性信息。s1(x,y)XvviewdirectionDesignedbyLgs.UESTC

深度缓冲器算法（Z-Buffer）nIDEA:Depth-buffermethod刷新缓冲器用来存储图像空间中每一个象素的属性，Z缓冲器是用来存储图像空间中每一个可见象素相应的深度(或Z坐标)，是一个独立的深度缓冲器。n计算将要写入刷新缓冲器象素的深度(或Z值)，并与已存储在Z缓冲器中该象素的原来深度进行比较：若新象素点位于刷新缓冲器中原象素点的前面，则将新象素点的属性写入刷新缓冲器，并将相应的深度(Z值)也写入Z缓冲器；否则，刷新缓冲器和Z缓冲器中的内容不变。n本算法的实质是对给定的x,y,寻找最小的z(x,y)值。nDesignedbyLgs.UESTC

深度缓冲器算法（Z-Buffer）Algorithmdescription：l设置刷新缓冲器为背景颜色