《第八讲消隐与光照模型》-公开课件.pptVIP

第七讲 消隐 线消隐与面消隐 面消隐的几种常用算法 深度缓存(Z-buffer)算法 区间扫描线算法 深度排序算法（画家算法） 基本概念 一.消隐涉及的算法： 排序 连贯性——是指所考察的物体或画面的性质在局部区域内保持不变的一种倾向。例如： 棱边的连贯性是指：棱边的可见性在它与其他棱边相交时才发生变换； 面的连贯性是指：如果面的一部分是可见的，则一般情况下整个面都是可见的。 二 。 消隐算法分类 根据实现时所在的坐标系或空间： 1、图像空间算法，在屏幕坐标系中实现，（一旦达到屏幕分辨率，就不再计算下去） 计算量=屏幕像素点N*物体个数n 2、物体空间算法（也称对象空间算法）：把n个对像素中的每一个与其它（n-1）个对象比较，消去不可见的对象: 计算量=n(n-1) 7.2.3 深度排序算法（画家算法） 由来：画家的作画顺序暗示出所画物体之间的相互遮挡关系 算法基本思路： 1）先将场景中的物体按其距观察点的远近进行排序，结果放在一张线性表中； （线性表构造： 距观察点远的称优先级低，放在表头；距观察点 近的称优先级高，放在表尾。该表称为深度优先级表） 2）然后按照从表头到表尾的顺序逐个绘制物体。 画家算法 关键：如何对场景中的物体按深度（远近）排序，建立深度优先级表？ 一种针对多边形的排序算法如下： 假定在规范化投影坐标系uvn中,投影方向是n轴的负向，因而n坐标大距观察者近。记nmin(P) nmax(P)分别为多边形P的各个顶点n坐标的最小值和最大值，算法步骤如下： 画家算法步骤 Step 1: 将场景中所有多边形存入一个线性表（链表或数组），记为L; Step 2: 如果L中仅有一个多边形，算法结束；否则根据每个多边形的nmin对它们预排序。不妨假定多边形P落在表首，即nmin(P)为最小。再记Q为L – {P}(表中其余多边形）中任意一个； Step 3: 判别P, Q之间的关系，有如下二种： 画家算法步骤 step 3.1: 对有的Q，有nmax(P) nmin (Q), 则多边形的确距观察点最远，它不可能遮挡别的多边形。令L = L – {P}, 返回step 2; step 3.2: 存在某一个多边形Q，使nmax(P) nmin (Q),需进一步判别： step 3.2.1 若P,Q投影P’,Q’的包围盒不相交，则P,Q在表中的次序不重要，令L = L – {P}, 返回step 2;否则进行下一步。 step 3.2.2 若P的所有顶点位于Q所在平面的不可见的一侧，则P,Q关系正确，令L = L – {P}, 返回step 2;否则进行下一步。 step 3.2.3 若Q 的所有顶点位于P所在平面的可见的一侧，则P,Q关系正确，令L = L – {P}, 返回step 2;否则进行下一步。 step 3.2.4 对P,Q投影P’,Q’求交，若P’,Q’不相交，则P,Q在表中的次序不重要，令L = L – {P}, 返回step 2;否则在它们所相交的区域中任取一点，计算P,Q在该点的深度值，如果P的深度小，则P,Q关系正确，令L = L – {P}, 返回step 2;否则交换P,Q,返回step 3. 画家算法 在多边形面片数量很大时（而且没有循环遮挡或贯穿的情况下），画家消隐算法最快。 本算法不能处理的情况： 多边形循环遮挡 多边形相互穿透 解决办法：分割成两个 在各种消隐算法中，下列那些论述是正确的？ （A，B，C，D ） A. 画家算法的基本思想是先将屏幕赋值为背景色，然后在把物体各个面按其到视点距离远近排序； B. Z缓冲算法不仅需要帧缓冲区存放象素的亮度值，还需要一个Z缓冲区存放每个象素的深度值； C. 扫描线算法首先按扫描行顺序处理一帧画面，在由视点和扫描线所决定的扫描平面上解决消隐问题； D. 区域采样算法是利用图形的区域连贯性在连续的区域上确定可见面及其颜色和亮度。 生成可见度通道的二维示意图 7.3.5 整体光照模型 简单光照模型（亦称局部光照模型）不考虑周围环境对当前景物表面的光照明影响，忽略了光在环境景物之间的传递，很难表现自然界复杂场景的高质量真实感图形。为了增加图形的真实感，必须考虑环境的漫射、镜面反射和规则投射对景物表面产生的整体照明效果。 表现场景整体照明效果的一个重要方面是透明现象的模拟 。 整体光照明模型还要模拟光在景物之间的多重反射 。 Whitted 光照明模型是一种整体光照明模型 ，这一模型能很好地模拟光能在光滑物体表面之间的镜面反射和通过理想透