最新图像空间的消隐算法Zbuffer扫描线warnock课件PPT.ppt

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1、图像空间的消隐算法Zbuffer扫描线warnock第九章：真实感图形学图9.1长方体线框投影图的二义性图9.2线框图         图9.3消隐图          图9.4真实感图形2021/8/22第九章：真实感图形学消隐的分类消隐的对象是三维物体。三维体的表示：边界表示和CSG(结构实体几何学)表示等。最简单的表示方式：用表面上的平面多边形表示。如物体的表面是曲面，则将曲面用多个平面多边形近似。消隐结果与观察物体有关，也与视点有关。按消隐对象分类线消隐消隐对象是物体上的边，消除物体上不可

2、见的边。面消隐消隐对象是物体上的面，消除物体上不可见的面。2021/8/23第九章：真实感图形学平面对直线段的遮挡判断算法不失一般性，取视点在Z轴正无穷远，视线为Z轴负方向，物体投影到XOY平面上。若线段的两端点及视点在给定多边形的同侧，线段不被其遮挡，转7（结束）。(深度检测，多边形顶点的最大Z坐标小于等于线段端点的最小Z坐标，多边形完全在线段之后，不可能遮挡线段，即线段完全可见)若线段的投影与多边形投影的包围盒(覆盖多边形投影的最小矩形区域)无交，线段不被给定多边形遮挡，转7（结束）。求直线与

3、相应多边形的交。若无交点，转4。否则，交点在线段内部或外部。若交点在线段内部，交点将线段分成两段，与视点同侧的一段不被遮挡，另一段在视点异侧，转4再判；若交点在线段外部，转4。2021/8/27第九章：真实感图形学求所剩线段(可能被遮挡部分)的投影与多边形边界投影的所有交点，并根据交点在原直线参数方程中的参数值求出Z值(即深度)。若无交点，转5。以上所求得的各交点将线段的投影分成若干段，求出第一段中点。若第一段中点在平面的投影内，则相应的段被遮挡，否则不被遮挡；其他段的遮挡关系可依次交替取值进行判

4、断。结束。2021/8/28第九章：真实感图形学图9.6视点与线段同侧       图9.7包围盒不交图9.8分段交替取值2021/8/29第九章：真实感图形学线消隐算法基本数据结构:面表(存放参与消隐的面)＋线表(存放待显示的线)HiddenLineRemove(){坐标变换；for(对每个面Fj)for(Fj的每一条边Ei)将二元组压入堆栈While(栈不空){=栈顶；for(j!=j0的每一个面Fj){if(Ei被Fj全部遮挡){将Ei清空；break;}if(Ei

5、被Fj部分遮挡){从Ei中将被遮挡的部分裁掉；if(Ei被分成若干段){取其中的一段作为当前段；将其它段及相应的j压栈}}}if(Ei段不为空)显示Ei;}}2021/8/210第九章：真实感图形学如果消隐对象有N条棱，当N很大时，用两两求交的方法工作量很大O(N2)。为提高算法效率，要设法减少求交的工作量。设V为由视点出发的观察向量，N为某多边形面的法向量。若V·N>0，称该多边形为后向面。若V·N<0，称该多边形为前向面。如下图中的JEAF、HCBG和DEABC所在的面均为后向面。后向面总是看

6、不见的，由于后向面的遮挡，别的棱成为不可见－》可以把后向面去掉，并不影响消隐结果。2021/8/211第九章：真实感图形学图9.9   (a)前向面(b)后向面(c)多面体的隐藏线消除2021/8/212第九章：真实感图形学消除隐藏面使用光栅图形显示器绘制物体的真实图形时，必须解决消除隐藏面的问题。画家算法(列表优先算法)先把屏幕置成背景色，再把物体的各个面按其离视点的远近进行排序，离视点远者(Z最小)在表头，离视点近者(Z最大)在表尾，排序结果存在一张深度优先级表中。从表头到表尾逐个取出多边形投

7、影到屏幕并显示多边形包含的实心区域。由于后显示的图形取代先显示的画面，而后显示的图形所代表的面离视点更近，所以由远及近的绘制各面，就相当于消除隐藏面。这与油画作家作画的过程类似，先画远景，再画中景，最后画近景。2021/8/213第九章：真实感图形学检验深度优先级表中相邻面的顺序深度重叠判断若P,Q是深度优先级表中两个相邻的多边形，且Zmax(P)≥Zmin(P)≥Zmax(Q)，则Q不可能遮挡P的任何部分，可以在P之前画出。完成这一测试需使多边形数据结构包括所有顶点的最小和最大Z坐标。投影重叠判

8、断如果P和Q在XY平面上的投影的包围盒不重叠，则P,Q不可能互相遮挡，其顺序无关紧要。完成这一测试需把最大和最小的X,Y坐标存在面的数据表里。2021/8/214第九章：真实感图形学P在Q之前如果P的所有顶点在Q所在平面的可见一侧，则Q不会遮挡P的任何部分。完成这一测试需把P的各顶点坐标代入Q的平面方程，如果所得式子的符号与视点代入方程的符号相同，则P在Q的可见一侧。面的数据表需包含方程系数。Q在P之前如果“P在Q之前”测试失败，应该进行“Q在P之前”的逆测试，即把所有Q的顶点代入