《光柵轉(zhuǎn)化與消隱》PPT課件

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1、消隱算法－圖像空間算法內(nèi)容消隱的基本概念圖像空間消隱：z緩沖器(z-buffer)算法物體空間消隱背面剔除算法表優(yōu)先級算法三維物體的深度排序算法二叉空間剖分樹算法2內(nèi)容消隱的基本概念圖像空間消隱：z緩沖器(z-buffer)算法物體空間消隱背面剔除算法表優(yōu)先級算法三維物體的深度排序算法二叉空間剖分樹算法3消隱的基本概念消隱的基本概念(隱藏線或面消除)：相對于觀察者，確定場景中哪些物體是可見或部分可見的，哪些物體是不可見的消隱可以增加圖形的真實感投影：三維空間?二維平面二維平面：通過確定物體的前后關系，可以獲得更多信息消隱是圖形學中非常重要的一個基本問題4消隱的基本概念

2、沒有消隱的圖形具有二義性：(a)立方體的線框圖；(b)頂點B離視點最近時的消隱；(c)頂點C離視點最近時的消隱BC5消隱的基本概念消隱問題的復雜性導致許多精巧的算法，不同算法適合于不同的應用環(huán)境在實時模擬過程中，要求消隱算法速度快，通常生成的圖形質(zhì)量一般在真實感圖形生成過程中，要生成高質(zhì)量的圖形，通常消隱算法速度較慢消隱算法的權衡：消隱效率、圖形質(zhì)量6消隱與排序、連貫性消隱與物體排序、連貫性密切相關排序：判斷場景中的物體全部或者部分與視點之間的遠近連貫性：場景中物體或其投影所表現(xiàn)出來的相似程度消隱算法的效率很大程度上取決于排序的效率、各種連貫性的利用7面消隱：輸出著色

3、圖消隱的分類－對象與輸出根據(jù)消隱對象和輸出結果線消隱：輸出線框圖8消隱的分類：實現(xiàn)的坐標空間算法實現(xiàn)時所在的坐標系(空間)進行分類：圖像空間消隱景物空間消隱9圖像空間消隱描述for(圖像中每一個像素){確定由投影點與像素連線穿過的距離觀察點最近的物體；用適當?shù)念伾L制該像素；}特點：在屏幕坐標系中進行的，生成的圖像一般受限于顯示器的分辨率算法復雜度為O(nN)：場景中每一個物體要和屏幕中每一個像素進行排序比較，n為物體個數(shù)，N為像素個數(shù)代表方法：z緩沖器算法，掃描線算法等10景物空間消隱描述for(世界坐標系中的每一個物體){確定未被遮擋的物體或者部分物體；用恰當?shù)念?/p>

4、色繪制出可見部分；}特點：算法精度高，與顯示器的分辨率無關，適合于精密的CAD工程領域算法復雜度為O(n2)：場景中每一個物體都要和場景中其他的物體進行排序比較，n為物體個數(shù)代表方法：背面剔除、表優(yōu)先級算法等11景物和圖形空間消隱方法的比較理論上如果n(物體數(shù))

5、化為平行投影不能處理相互貫穿或循環(huán)遮擋的物體，此時應做特殊處理13消隱算法的幾個假設投影變換示意圖14消隱算法的幾個假設相互貫穿循環(huán)遮擋15內(nèi)容消隱的基本概念圖像空間消隱：z緩沖器(z-buffer)算法物體空間消隱背面剔除算法表優(yōu)先級算法三維物體的深度排序算法二叉空間剖分樹算法16z緩沖器算法z(深度)緩沖器算法屬于圖像空間算法z緩沖器是幀緩沖器的推廣幀緩沖器：存儲的是像素的顏色屬性z緩沖器：存儲的是對應像素的z值假設在視點坐標系(oxyz)中，投影平面為z=0，視線方向沿(-z)軸方向，投影為平行投影深度值就是物體沿著視線(-z)方向、與視點的距離離視點近的物體遮

6、擋離視點遠的物體：z值越大，離視點越近17z緩沖器算法投影變換示意圖18顏色與深度緩沖舉例顏色緩沖深度緩沖19z緩沖器算法描述(1)幀緩沖器中的顏色置為背景顏色(2)z緩沖器中的z值置成最小值(離視點最遠)(3)以任意順序掃描各多邊形a)對于多邊形中的每一像素，計算其深度值z(x,y)b)比較z(x,y)與z緩沖器中已有的值zbuffer(x,y)如果z(x,y)>zbuffer(x,y)，那么計算該像素(x,y)的光亮值屬性并寫入幀緩沖器更新z緩沖器zbuffer(x,y)＝z(x,y)20z緩沖器的其它應用陰影算法：以光源為視點的z緩沖器21z緩沖器的其它應用rg

7、b?和z緩沖器相結合，實現(xiàn)圖像的合成22z緩沖器算法分析優(yōu)點算法復雜度(O(nN))：對于給定的圖像空間，N是固定的，所以算法復雜度只會隨著場景的復雜度線性地增加無須排序：場景中的物體是按任意順序?qū)懭霂彌_器和z緩沖器的，無須對物體進行排序，從而節(jié)省了排序的時間適合于任何幾何物體：能夠計算與直線交點適合于并行實現(xiàn)(硬件加速)23z緩沖器算法分析不足z緩沖器需要占用大量的存儲單元一個大規(guī)模復雜場景中：深度范圍可能為106，一個像素需要24bit來存儲其深度信息。如果顯示分辨率為1280×1024，那么深度緩沖器需要4MB存儲空間深度的采樣與量化帶來走樣