计算机图形学真实感图形技术.pptx

计算机图形学真实感图形技术;;第8章：真实感图形技术;§8.1概述;（1）构建模型用数学方法建立实体三维模型,并存储到系统中；

（2）投影变换将实体模型转换到三维观察坐标系中；

（3）消隐处理用消隐技术去除视景外的和实体上不可见的面；

（4）光照处理建立光照模型生成真实感图形。

;§8.1.2真实感图形特点;§8.1.2真实感图形特点;第8章：真实感图形技术;8.2.1消隐基础知识

1.消隐的定义;隐藏线（面）：根据投影几何的理论，形体上的看不见的图线或（平面）。

消隐：消除形体视图中隐藏线（面）的处理过程。;3消隐算法分类

1)根据消隐对象：

①线消隐：消除物体上不可见的轮廓线。

②面消隐：消除物体上不可见的表面。;4消隐基本原则

1排序

判别消隐对象与观察点之间的距离远近；

对其按x、y、z三个坐标方向进行排序；

确定对象之间的遮挡关系。;8.2.2平面立体消隐算法

;如右图所示。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：;当视线矢量vi平行于某一基本坐标轴时，平面的外法矢量n与视线矢量的夹角就视为n与坐标轴的夹角。分别用α、β、γ平面的外法矢量n与坐标轴的夹角。

①当视线矢量平行Z轴时，有;2）平面多边形的外法矢量的计算

设物体位于右手坐标系中，多边形顶点按逆时针排列。当多边形为凸多边形时，该平面的外法矢量为多边形相邻两边矢量的叉积。

平面P1P3P4的外法矢量;3）形体的数据结构

形体的数据结构采用单链三表结构。对于四面体，该形体有四个点，分别用V1、V2、V3、V4表示；六条边，分别用E1、E2、E3、E4、E5、E6表示；四个表面，分别用F1、F2、F3、F4表示；而用B表示物体。;4）算法实现的一般步骤：

①根据表面的数据结构，取顶点数据，计算表面的外法

线矢量；

②计算外法线在投影方向上的分量的值；

③根据分量的值判断表面的可见性；

④当B0时，90°≤β≤180°，表面面向观察者可见。

⑤若表面可见画出该表面，否则处理下一个表面。;8.2凹多面体的隐藏线消除

;2．算法处理过程

1）先求出表面的外法线，计算其投影方向上的方向???弦值cosβ；;6）循环计算其他表面和当前表面的遮挡关系；

①提取表面的每一个边，判断和当前面的关系：

完全挡住、完全未被挡住或部分挡住；

②若完全挡住视为不可见边，作删除或改变线型处理；;③若完全不被挡住，视为可见边，绘制该边；

④若部分挡住，利用线段裁剪求出多边形之外的部分

线段：可见线段，绘制；

⑤对多边形之内的部分线段：不可见线段，作删除

或改变线型处理；;1.基本思路

对于屏幕上的每一个像素，记录位于该像素内最靠近观察者的景物面的深度值，同时相应记录该景物面的颜色(或灰度)的所有记录值，输出的图形。;2.算法步骤

1）开辟内存数组：ZB(m,n)和FB(m,n)

2）初始化数组：FORi=1，m

FORj=1，n

ZB(i，j)=机器允许最大值，FB(i，j)=背景色

3)循环计算每个像素点的深度值：

Forj=1，m

Fori=1，n

Fork=1，L//L:形体的表面数

①Zij=机器最大值

②判断(i，j)点是否在当前投影多边形k内，利用射线法

或弧长法判断。;③若(i，j)点在k内，求(i，j)点的深度值Zij

④进行深度值比较。

⑤若ZijZB(i，j)，ZB(i，j)=Zij;3.深度值计算

在屏幕坐标系中任取像素点P0(i，j)，作平行于Z轴的射线R，和表面F1、F2分别交于P1、P2点。;设表面方程：ax+by+cz+d=0(c≠0)，

该表面对应像素点P(i，j)的深度值：

z=–(ai+bj+d)/c;1算法的基本思想

画家算法的基本思想和画家作画过程类似，具体是：

（1）先把屏幕设置成背景色。

（2）把物体各个面按其距离观察点的远近进行排序，距观察点远者放在表头，距观察点