计算机图形学第八章精选PPT.ppt
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1、计算机图形学第八章第1页,此课件共83页哦问题的提出第2页,此课件共83页哦消隐算法的两点假设假定投影平面是OXY平面,投影方向是Z轴方向。讨论的景物是不能互相贯穿,不能有循环遮挡的情况。如果不满足第一个条件可以通过各种变换方法把投影平面转换成OXY平面或把投影方向转换成Z轴方向。第3页,此课件共83页哦多面体的隐藏线的消除第4页,此课件共83页哦预测多面体哪些棱肯定不相交的方法1)区分前向面和后向面的方法2)投影的边界盒法第5页,此课件共83页哦预测多面体哪些棱肯定不相交的方法1)区分前向面和后向面的方法2)边界盒法第6页,此课件共83页哦前向面与后向面前向面是指内法线方向背向视点的面。AB
2、CD,ADHE,DCGH都是前向面。其余的面都是后向面。第7页,此课件共83页哦前向面后向面判断法的算法思想多面体中的面可以分为前向面和后向面,后向面总是看不见的,不会仅由于后向面的遮挡,而使别的棱成为不可见。所以可以去除所有的后向面,然后对剩下的面中的线段求交点。第8页,此课件共83页哦前向面后向面判断法的算法假设假设多边形F的顶点为V1,V2 VL。顶点Vi的坐标为(xi,yi,zi),顶点次序要求是使观察者沿着V1-V2-VL走时,多面体的内部始终在其右侧。第9页,此课件共83页哦此方法的关键是如何判断出前向面或后向面判断后向面的方法:计算多边形在OXY平面上投影的有向面积。有向面积sp
3、的计算表达式为:如果计算出sp 0,那该面就是后向面。第10页,此课件共83页哦实际计算中的sp表达式这么做的目的是为了消除舍入误差的影响。第11页,此课件共83页哦预测多面体哪些棱肯定不相交的方法1)区分前向面和后向面的方法2)投影的边界盒法第12页,此课件共83页哦边界盒的定义假设Vi在oxy平面上的投影为Qi,它的坐标记作(xi,yi)。线段Q1Q2的边界盒是以下面四点形成的矩形。第13页,此课件共83页哦边界盒不相交的定义如果有两个边界盒:若满足:就称这两个边界盒不相交。第14页,此课件共83页哦投影的边界盒法的算法思想算法思想:考察包含两条棱投影的边界盒,如果这两个边界盒不相交,那么
4、这两条线段的投影就肯定不会相交;从而这两条棱不相交。第15页,此课件共83页哦投影的边界盒法的注意点边界盒不相交只是两条线段不相交的充分条件。不相交的两条线段的边界盒也有可能重合。第16页,此课件共83页哦边界盒法的推广若不对三维线段投影后采用二维的边界盒法,可以对三维线段直接应用三维的边界盒法。第17页,此课件共83页哦三维的边界盒算法要用六个参数:来确定一个三维的边界盒,如果满足则可知道这两个体在oxy平面上的投影肯定不相交(从z正向来看),所以i=1的物体不会被i=2的物体所遮挡。第18页,此课件共83页哦如何实际应用三维边界盒算法用边界盒来排除相交情况时要按体、面、线的次序来进行。如果
5、两个多面体不相交,则不同多面体上的两个多边形也不会相交。如果两个多边形不相交,则在这两个多边形上的两条边也不相交。第19页,此课件共83页哦三维的边界盒算法的具体实施第20页,此课件共83页哦三维的边界盒算法的具体实施第21页,此课件共83页哦确定线段Vi Vj上的可见部分时会出现的几种情况若Vi 和Vj都在多边形靠观察者的一侧,则Vi Vj完全可见。不然,就把Vi Vj和多边形的边界投影到oxy平面,求出投影之间的交点。对于交点对应点在多边形前面的才要保留。第22页,此课件共83页哦确定线段Vi Vj上的可见部分时会出现的几种情况如果投影间没有交点,则要判断Vi Vj是否全在多边形内部,若在
6、,则可能Vi Vj完全不可见。第23页,此课件共83页哦在上述过程中需要解决的几个问题如何判断一个点是在多边形的前还是后如何求oxy平面上投影的交点如何判断投影点在多边形投影的外还是内第24页,此课件共83页哦需要解决的几个问题如何判断一个点是在多边形的前还是后如何求oxy平面上投影的交点如何判断投影点在多边形投影的外还是内第25页,此课件共83页哦如何判断点在多边形前还是后假设多边形的顶点为 ,其坐标为 ,i=1,2,L。任取三个不在一直线上的顶点。设为 ,则这多边形所在平面方程为:第26页,此课件共83页哦如何判断点在多边形前还是后即:其中:设点Vj的坐标为(xj,yj,zj),代入上式z
7、(x,y)。若z(xj,yj)=xi,说明考察的多边形边和射线有一个交点。第36页,此课件共83页哦计算中产生的舍入误差的处理在计算x的算式还是会产生舍入误差,可能把x=xi算成xxi,这种情况发生在Qi和边 很接近时,但用了只要Qi和边 比较接近,则认为QiQi+1与 有交点,因此不存在判断Qi在多边形内或外的问题。第37页,此课件共83页哦区域子分算法算法思想:第38页,此课件共83页哦要显示的多边形和窗口的关系多边形包围了窗口多边形和窗口相交窗口包围了多边形窗口和多边形分离第39页,此课件共83页哦窗口内的图形可以显示的情况以及所采取的相应的措施(1)所有多边形都和窗口分离。此时只要把窗
8、口内所有的像素都填上背景颜色。第40页,此课件共83页哦窗口内的图形可以显示的情况以及所采取的相应的措施(2)只有一个多边形和窗口相交,或这个多边形包含在窗口内。这时先对窗口内每一个像素填上背景颜色,再对窗口内多边形部分用扫描线算法填色。第41页,此课件共83页哦窗口内的图形可以显示的情况以及所采取的相应的措施(3)只有一个多边形和窗口相交,这个多边形把窗口整个包围在内,或虽有几个多边形和窗口相交,但离观察者最近的一个多边形包围了整个窗口。这时把整个窗口填上离观察者最近的那个多边形的颜色。第42页,此课件共83页哦为了提高效率,对区域子分算法的若干细节进行处理(1)第43页,此课件共83页哦对
9、区域子分算法的若干细节进行处理(2)在找到一个多边形包围所考察的窗口时,就要把它和多边形序列中其他多边形离观察者远近进行比较,把被它遮挡的多边形从序列中去掉。第44页,此课件共83页哦对区域子分算法的若干细节进行处理(3)对于算法的数据结构的设计,可采用用一个四叉树,根结点是整个窗口,每一个结点下有四个子结点对应分成的四个子窗口,所以在编程序时可用递归方法或用堆栈的方法。第45页,此课件共83页哦区域子分算法的效率讨论对于分辨率为2NX2N光栅显示器,窗口经N次细分可使子窗口和一个像素大小一致。第46页,此课件共83页哦Z缓冲器算法帧缓冲器:其存储的每一个单元就是屏幕上的每一个像素的颜色值。z
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