计算机图形学-10、隐藏面的消除.pptVIP

3.画家算法 1 2 3 4 1 2 4 3 优先级表 绘图顺序 视线方向 u v n 3.画家算法 用三维包围盒确定能够投影到窗口的空间范围，除去包围盒以外的物体。 每个物体去除后向面，只剩下前向面，每个前向面用多边形顶点表示。 画家算法的关键和难点在于如何对多边形按远近进行排序。 3.画家算法 每个多边形顶点中，最大的纵坐标z值用zmax表示, 最小的纵坐标n值用zmin表示; 根据每个多边形的zmin对它们进行预排序，并放入优先级表中；这样大部分多边形都是按照远近关系得到排序，但有少量特例例外。 例外 视线 n 3.画家算法 为了排除例外，需要逐个判断多边形之间的远近关系。 设P是在优先级表中排列第一的多边形，Q为任意一个其他多边形。 Q与P进行比较。 3.画家算法 若zmax(P)zmin(Q) ， P确实是比Q距离视线更远。 Q在P的前向面， P确实是比Q距离视线更远。 Q在P的后向面， P比Q距离视线更近，需要交换P、Q的位置。 视线 z轴 zmin(Q) zmax(P) 视线 前向 后向 3.画家算法 前、后向面判别方法： 平面上任意一点与另一平面任意顶点作一连线，平面的法线矢量与该连线的夹角小于90度，那个平面位于该平面的前向面一边；否则位于后向面一边。 平面法矢 4.Z缓冲器算法 画家算法需要对多边形排序，计算量大 Z缓冲器算法简单稳定，利于硬件实现。 Z缓冲器是一组存储单元，其单元个数与屏幕上的像素个数相同，与帧缓冲器（显存）单元个数相同。它们三者存在一一对应的关系。 4.Z缓冲器算法 Z缓冲器算法为每一个要填入的像素，不光准备颜色值，还准备一个深度值。 屏幕上像素的显示颜色由对应的帧缓冲器单元中的数值决定，该像素对应的z值存储在Z缓冲器对应单元中。 有多个空间物体对应同一个显示像素。一个颜色值是否能填入显示缓冲器像素，取决于该颜色值所对应的深度值是否大于当前缓冲器中的深度值。 4.Z缓冲器算法 视线方向 u v n 深度值的获取： 由多边形的任意三个顶点，可以确定平面方程； 将多边形投影到投影平面，并着色； 在着色的过程中可以确定多边形的每一个内点坐标； 由内点坐标和平面方程可以确定内点对应的纵坐标（深度值）。 4.Z缓冲器算法 Z缓冲器算法的缺点是需要太多的缓冲存储空间，要准备一个与屏幕像素对应的深度Z值存储空间。 对于当前的计算机（或显卡），不成问题。但在该算法提出的当年，是一个大问题。 当时为了克服这一问题，提出了扫描线Z缓冲器算法。 5.扫描线Z缓冲器算法 Z缓冲器算法的缺点是需要很大的Z缓冲器；每一点处都需要计算它的纵坐标值，计算量大。 为了克服第一个缺点，可以把整个显示平面分成若干个区域，一区一区来显示，这样Z缓冲器的单元数只要等于一个区域的像素个数。 如果把区域变成显示屏幕的一行，就得到扫描线Z缓冲器算法。 5.扫描线Z缓冲器算法 缓冲区由区域变成水平扫描线，问题发生质的变化： 使用一个多边形表(PT)对所有的多边形排序、分类； 使用一个活化多边形表(APT)列出与当前扫描线相交的多边形； 为每个多边形建立一个边表(ET)； 使用一个活化边表(AEPT)列出与当前扫描线相交的边对。 5.扫描线Z缓冲器算法 将这些数据结构组织起来，可以快速地确定每个像素的深度值，从而确定像素的颜色值。 思路与多边形的扫描转换类似，但因为有多个多边形存在，复杂得多。 6.区域子分算法 显示窗口与投影多边形的四种关系： 多边形包围了窗口； 多边形与窗口相交； 窗口包围了多边形； 窗口与多边形分离。 1 2 3 4 6.区域子分算法 所有的多边形与窗口的关系确定以后，有些情况下就可以确定颜色了： 所有多边形与窗口分离，窗口填上背景色； 6.区域子分算法 只有一个多边形与窗口相交或包含在窗口内，先对窗口填上背景色，再运用多边形扫描线方法对多边形内部填上该多边形的颜色； 6.区域子分算法 离观测者最近的多边形包围了窗口，对窗口填上该多边形的颜色。 6.区域子分算法 只有满足上述三种情况，我们才能够处理。除此之外，我们无能为力。 6.区域子分算法 区域子分算法的处理方法是，将窗口一分为四，再判断每个子窗口与多边形的关系。这样，一些多边形与子窗口的关系成为上述三种关系中的一种。 6.区域子分算法 如果子窗口与多边形的关系还不能满足三种情况之一，再将该窗口一分为四。如此重复，直到所有的子窗口与多边形的关系能满足三种情况之一为止。 6.区域子分算法 经过若干次划分，窗口的宽度与一个像素的宽度一样了，可以按照第三种情况处理了。 由于窗口宽度一次减少一半，很快就能达到一个像素的宽度。 第九章 真实图形 三维世界中的物体之间存在遮挡关系。 为了真实表现三维场景，必须体现出这种遮挡关系。 三维物体的三种模型：线框模型，表面