计算机图形学 作者 徐文鹏 第7章 消隐.pptVIP

计算机图形学 河南理工大学 第7章 消 隐 消隐的概述 多面体的消隐算法 深度缓冲器算法 扫描线算法 画家算法 光线追踪算法（Ray Casting） 消隐概述 什么是消隐？ 消隐的分类有哪些？ 消隐的基本原则有哪些？ 消隐的概述 绘制线框图时应消除隐藏线，绘制真实感图形时应消除隐藏面。 未经消除隐藏线和隐藏面的立体图往往存在二义性，如图7-2所示。 消隐的概述 这种消除隐藏线或隐藏面的过程称为消隐处理，简称消隐。 经过消隐得到的图形称为消隐图。 消隐的概述 消隐不仅与消隐对象有关，还与观察者的位置有关。如图7-3所示，由于视点的位置不同，物体的可见部分也不同： 消隐的概述 按消隐的对象分类 线消隐（Hidden-line） 面消隐（Hidden-surface） 按消隐空间分类 物体空间消隐算法 图像空间消隐算法 消隐的概述 线消隐（Hidden-line） 消隐对象是物体上不可见的线，一般用于线框图。当用笔式绘图仪或其它画线设备绘制图形时，主要使用这种算法。 面消隐（Hidden-surface） 消隐对象是物体上不可见的面，一般用于填色图。当用光栅扫描显示器绘制图形时，主要使用这种算法。 消隐的概述 物体空间消隐算法 物体空间是需要消隐的物体所在的三维空间。 算法描述如下： for（场景中的每一个物体） 　{ 将该物体与场景中的其它物体进行比较，确定其表面的可见部分； 　　显示该物体表面的可见部分； 　} 消隐的概述 图像空间消隐算法 图像空间是物体显示时所在的屏幕坐标空间。 算法描述如下： for（窗口中的每一个像素） 　{ 确定距视点最近的物体，以该物体表面的颜色来显示像素； 　} 消隐的概述 消隐基本原则 排序 排序的目的主要是判别消隐对象的体、面、边和点与观察点几何距离的远近。如果一个物体离观察点越远，越有可能被离观察点近的物体所遮挡，如图7-4所示。但这不是绝对的，例如，不在同一观察线方向的两个物体不会有遮挡关系，如图7-5所示。 消隐的概述 连贯性 连贯性是指从一个事物到另一个事物，其属性值(如颜色值、空间位置)通常是平缓过渡的性质。 常讨论的连贯性有如下几种： 物体连贯性 面(边)连贯性 扫描线连贯性 深度连贯性 多面体的消隐算法 凸多面体消隐的基本原理是什么 凸多面体消隐的算法思想是什么 任意多面体的消隐算法是什么 多面体的消隐算法 凸多面体的特点 由多个平面凸多边形组成 在投影关系上，体的表面要么完全可见，要么完全不可见 各朝前表面不发生相互重叠现象 多面体的消隐算法 凸多面体消隐的基本原理 表面外法线与其可见性的关系 设平面Pi上任一点的外法矢ni与该点的视线矢量vi的数量积： （7-1） 从而有 （7-2） 其中θi为ni与vi之间的夹角，i=1，2，…，m，这里m为平面数。 多面体的消隐算法 当 ，即 时，Pi为朝前面，为可见的，应该画出； 当 ，即 时，Pi为朝后面，不可见，不画出或用虚线表示。 视线方向与外法线的关系如图7-7。 多面体的消隐算法 视线矢量平行于某一基本坐标轴时夹角的计算 当视线矢量vi平行于某一基本坐标轴时，那么平面的外法矢量n{A，B，C}与视线矢量的夹角就是外法矢量n与某一基本坐标轴的夹角，分别用α、β、γ表示视线矢量平行X、Y、Z轴时平面的外法矢量n{A，B，C}与坐标轴的夹角。 多面体的消隐算法 当视线矢量平行Z轴时，有 同理，若视线矢量平行X轴时，某平面的可见性由该平面外法矢量n在X轴的方向分量A所决定。 若视线矢量平行y轴时，某平面的可见性由该平面外法矢量n在Y轴的方向分量B所决定。　　 多面体的消隐算法 平面多边形的外法矢量的计算 为了判别物体上各表面是朝前面还是朝后面，需求出各表面（平面多边形）指向物体外侧的法矢量。如图7-8中所示 。 多面体的消隐算法 在图7-8中，平面P1P2P3的