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1、第8章消隱問題8.1基本概念8.2消隱基本技術(shù)8.3消隱算法1《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦觀察空間的定義及轉(zhuǎn)換三維裁剪投影消隱消隱投影光照效果生成投影線框圖消隱圖真實感圖形三維形體2《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦線框圖消隱圖真實感圖形3《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦線框圖的二義性消隱技術(shù)就是要解決形體的二義性問題，通過消隱線或消隱面方法，提高圖形的真實感。消隱是產(chǎn)生真實感的方法之一。4《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦按消隱對象分類——消隱線算法和消隱面算法。早期圖形顯示器是用線條表示圖形，消
2、隱主要是消隱線問題。使用光柵顯示器后，物體可用連續(xù)變化的色調(diào)來描述，消隱算法的研究漸漸轉(zhuǎn)向消隱面的問題。8.1基本概念一、消隱算法分類5《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦按消隱空間分類——物空間算法和像空間算法。物空間算法是在描述物體的物理坐標(biāo)系中實現(xiàn)的，以場景中的物體為處理單元，通過一個面與其余面的可見性比較進(jìn)行。特點是算法可以達(dá)到相當(dāng)高的精度。for(場景中的每一個物體){將其與場景中的其它物體比較，確定其表面的可見部分；顯示該物體表面的可見部分；}6《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦像空間算法是在觀察物體的屏幕坐標(biāo)系中實現(xiàn)的
3、，以窗口內(nèi)的每個像素為處理單元。特點是算法精度低，只能達(dá)到屏幕精度為止，但速度往往更高。for(窗口內(nèi)的每一個像素){確定距視點最近的物體，以該物體表面的顏色來顯示像素}7《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦二、算法復(fù)雜度假設(shè)場景中有k個物體，平均每個物體表面由h個多邊形構(gòu)成，顯示區(qū)域中有mxn個像素，則：第一種算法的復(fù)雜度為：O((kh)×(kh))第二種算法的復(fù)雜度為：O(mnkh)8《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦物空間消隱算法:是就一個物體表面的h個多邊形中的每個面與其余h-1個面進(jìn)行比較，精確地求出物體上每個棱邊或每個面
4、的遮擋關(guān)系。算法的計算量正比于h2，即算法復(fù)雜度為：O((h)2)。則，k個物體的算法復(fù)雜度為：O((kh)2)。9《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦象空間消隱算法：這類算法對屏幕上的每個象素進(jìn)行判斷，以決定物體上哪個多邊形在該象素點上是可見的。若屏幕上有m×n個象素點，每個物體表面上有h個多邊形，則該類消隱算法計算量正比于mnh。k個物體的算法復(fù)雜度為：O(mnkh)。10《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦各種消隱算法均采用一定形式的幾何排序。通過排序，可搜查出位置上靠近觀察者的幾何元素，確定幾何元素之間在位置上的遮擋關(guān)系，解決
5、消隱計算的主要問題。各種算法都有各自的排序方法和排序次序。排序次序影響算法的效率。三、算法排序11《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦8.2消隱基本技術(shù)為了提高消隱算法的效率，各種消隱算法常采用一些有效的消隱基本算法。利用連貫性將透視投影轉(zhuǎn)換成平行投影包圍盒技術(shù)背面剔除空間分割技術(shù)物體分層表示12《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦物體連貫性面的連貫性區(qū)域連貫性掃描線的連貫性深度連貫性一、利用連貫性13《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦二、包圍盒技術(shù)一個形體的包圍盒指的是包圍它的簡單形體。比如，2D的矩形，3D的立方塊、長
6、方體、球等。目的：避免盲目的求交測試；各物體間的比較等。一個好的包圍盒要具有兩個條件：包圍和充分緊密包圍著形體；對其的測試比較簡單。例：矩形包圍盒及長方體包圍盒提高算法效率…14《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦三、背面剔除外法向外法向與投影方向（觀察方向）的夾角前向面與后向面（背面）剔除依據(jù)：物體表面是封閉的，背面總是被前向面所遮擋，從而始終是不可見的。15《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦視線-法線夾角法N面的法向量K面上一點指向觀察點的向量?=cos-1()0<=?<時可見<=?<=?時不可見?2N.K
7、N
8、
9、K
10、N.K>0
11、N.K<0?216《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦四、空間分割技術(shù)依據(jù)：場景中的物體，它們的投影在投影平面上是否有相互遮擋的重疊部分？對于根本不存在相互遮擋關(guān)系的物體，應(yīng)避免這種不必要的測試。方法：將投影平面上的窗口分成若干小區(qū)域；為每個小區(qū)域建立相關(guān)物體表，表中物體的投影于該區(qū)域有相交部分；則在小區(qū)域中判斷哪個物體可見時，只要對本區(qū)域的相關(guān)物體表中的物體進(jìn)行比較即可。17《圖形學(xué)與虛擬環(huán)境》鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院趙新燦復(fù)雜度比較：假定每個小區(qū)域的相關(guān)物體表中平均有h個物體，場景中有k個物體，由于物體在場景中的分布是分散的，顯然h遠(yuǎn)小于k。根
12、據(jù)物空間消隱方法所述，其算法復(fù)雜度為O(h2),遠(yuǎn)小于O(k2)。18《圖形學(xué)與
