《計算機圖形學》課程設計-簡單幾何體的消隱算法實現(xiàn)

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1、課程名稱：《計算機圖形學》論文題目：簡單幾何體的消隱算法實現(xiàn)教學部：年級：班級：學號：姓名：1818簡單幾何體的消隱算法實現(xiàn)摘要：用計算機生成三維物體的真實圖形是計算機圖形學研究的重要內(nèi)容。真實圖形在仿真模擬、幾何造型、廣告影視、指揮控制和科學計算的可視化等許多領域都有廣泛應用。經(jīng)過消隱得到的投影圖稱為物體的真實圖形。較常用的消隱算法有畫家算法、Z-Buffer算法及其它一些改進算法。消隱算法從算法基本思想、算法描述和算法步驟等方面對畫家算法、Z-Buffer算法和其它改進算法進行了分析,并得出了它們相關的特點。并在VC++中實現(xiàn)了Z-Buffer算法和區(qū)域子分割算法

2、。關鍵詞：Z-Buffer算法；背面消除法；消隱算法近年來，產(chǎn)生真實的虛擬環(huán)境是計算機圖形學孜孜以求的目標。在虛擬對象或場景的創(chuàng)建中要用到許多綜合處理過程，每一種都非常令人感興趣也非常重要。計算機輔助設計、科學可視化、模擬訓練、醫(yī)療成像、娛樂、廣告等等，所有的這些，都要依賴于當今最前沿的計算機圖形技術。伴隨著計算機硬件、軟件的飛速發(fā)展，計算機圖形學技術也得到了質的飛躍。特別是面向對象技術和多媒體技術取得的成功，使得圖形學成為計算機軟件業(yè)中一個重要的分支。而程序設計方法、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和人工智能等新技術滲入到計算機圖形學領域，又為計算機圖形學提供了更加寬闊的發(fā)展空間和強勁動

3、力。計算機圖形學是研究通過計算機將數(shù)據(jù)轉換成圖形，并在專用顯示設備上顯示的原理、方法和技術的學科。主要介紹了計算機圖形系統(tǒng)的基本知識，圖形生成與顯示的算法，圖形的表示與圖形的數(shù)據(jù)結構，圖形的幾何變換與投影變換，圖形的裁剪技術，圖形消隱處理，真實感圖形的生成等內(nèi)容。面消隱作為圖形學中一個分支是本文的一個重要的研究內(nèi)容。一圖形學中的面消隱概述（一）面消隱的基本概念由于屏幕上的一些圖元被另一些圖元擋住所造成的。例如，當需要描繪一個由多邊形面組成的三維物體時，那么它的一部分必然要被擋住，要在屏幕上顯示的必須是可見的東西。打個比方，對于一個立方體，無論從哪個方向進行透視處理，最

4、多只能看到其中的三個面。這樣，就要想出一種方法來決定哪些面是所能看到的。1818如果使用從屏幕到世界的視處理方法，那么很自然的就能保證只有圖元上正確的部分才顯示在屏幕上。在這種視處理中，可見性在屏幕的每一個像素上進行判斷。從人眼發(fā)出一條射線，穿過一個給定的像素，那么首先與這條射線相交的表面在這一個像素上就是可見的。從這個表面反射的光線能夠進入我們的眼睛。用計算機生成三維物體的真實圖形，是計算機圖形學研究的重要內(nèi)容。真實圖形在仿真模擬、幾何造型、廣告影視、指揮控制和科學計算的可視化。等許多領域都有廣泛應用。在用顯示設備描述物體的圖形時，必須把三維信息經(jīng)過某種投影變換，在

5、二維的顯示表面上繪制出來。由于投影變換失去了深度信息，往往導致圖形的二義性。要消除二義性，就必須在繪制時消除被遮擋的不可見的線或面，習慣上稱作消除隱藏線和隱藏面，或簡稱為消隱。經(jīng)過消隱得到的投影圖稱為物體的真實圖形。消隱算法是把線框圖變成實體圖必要的算法。通過看相關的報道知道，地面勘測衛(wèi)星，氣象衛(wèi)星等要不斷的向地面的工作站發(fā)送圖片資料來幫助技術人員進行研究。而那個量是非常龐大的，因而接收到圖像時往往是已經(jīng)過壓縮和消隱后得到的圖片。由于最普通的圖元就是多邊形，所以討論的許多技術都是只針對多邊形模型的。由此將重點討論用于多邊形地形、體素模型的一些技術，為了能夠更深入的了解

6、消隱有關的基本知識，做了如下的一些介紹和研究。（二）常用的面消隱算法面消隱是計算機生成三維物體的真實圖形的重要內(nèi)容，最常用最基本的消隱算法有畫家算法，平面公式法，背面消除法，徑向預排序法，Z-Buffer算法。它們的基礎都是背面消隱原理，所謂背面消隱原理，即相對觀察點來說朝向后面的物體表面是不可見的，應被隱藏。二簡單幾何體的消隱算法（一）畫家算法1算法的基本思想1818畫家算法（也稱為深度排序方法）比較適合于處理簡單多面體的消隱問題．其主要思想是將多面體要顯示的各個面按照距離視點的遠近進行排序，如果有相互部分遮擋的情況，則按照交線將其分成更小的面再進行排序，同時將排序

7、的結果放置在一個表中．當要顯示這個多面體時，就按照這個表的順序，也就是按照與視點的距離由遠及近地依次顯示各個多邊形面．這樣如果某些面之間有重疊，也只可能是離視點較近的面遮住較遠的面，從而就自然而然地解決了消隱的問題，就象是畫家在畫油畫時一般先畫背景，然后再畫中間的景物。2算法過程的描述畫家算法是比較適合于處理簡單多面體的消隱問題，具體過程描述如下：Step1:將屏幕設成背景色Step2:把要畫的物體（多邊形）按其離開視點的從遠到近排序。由此構成深度優(yōu)先級表。然后從遠到近畫物體（多邊形），近的就因為優(yōu)先級高而覆蓋遠的多邊形。由此可消隱。3多邊形優(yōu)先級的