真实感图形显示 (2)幻灯片.ppt
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1、真实感图形显示第1页,共36页,编辑于2022年,星期一图形生成对象的消隐算法图形生成对象的消隐算法 (1 1)以棱线为主体的方法;)以棱线为主体的方法;(2 2)以表面为主体的方法。也就是说在消隐算法中)以表面为主体的方法。也就是说在消隐算法中有隐藏线消除与隐藏面消除之分。有隐藏线消除与隐藏面消除之分。第2页,共36页,编辑于2022年,星期一6.2 6.2 消除隐藏线消除隐藏线 (1 1)表面朝向:表面朝向:第3页,共36页,编辑于2022年,星期一(2 2)表面模型表面模型 凸多面体面表中的每一个面可以任取三个顶点(不共线)凸多面体面表中的每一个面可以任取三个顶点(不共线)凸多面体面表中
2、的每一个面可以任取三个顶点(不共线)凸多面体面表中的每一个面可以任取三个顶点(不共线),来定义,根据平面方程的计算公式,从而得到该三点来定义,根据平面方程的计算公式,从而得到该三点来定义,根据平面方程的计算公式,从而得到该三点来定义,根据平面方程的计算公式,从而得到该三点所在的多边形表面的平面方程。所在的多边形表面的平面方程。所在的多边形表面的平面方程。所在的多边形表面的平面方程。第4页,共36页,编辑于2022年,星期一第5页,共36页,编辑于2022年,星期一 因此,若因此,若因此,若因此,若A0A0A0A0则表示则表示则表示则表示X X X X方向(方向(方向(方向(1,0,0,01,0
3、,0,01,0,0,01,0,0,0)与多面体在平面)与多面体在平面)与多面体在平面)与多面体在平面的同一侧,假定的同一侧,假定的同一侧,假定的同一侧,假定X X X X轴指向观察者,于是可以知道,该三点轴指向观察者,于是可以知道,该三点轴指向观察者,于是可以知道,该三点轴指向观察者,于是可以知道,该三点所定义的面(即该三点所在的多边形表面)是朝后面的;所定义的面(即该三点所在的多边形表面)是朝后面的;所定义的面(即该三点所在的多边形表面)是朝后面的;所定义的面(即该三点所在的多边形表面)是朝后面的;反之,若反之,若反之,若反之,若A0A0A0Azzt t,则,则,则,则P Pt t是可见的(
4、假定视点位于是可见的(假定视点位于是可见的(假定视点位于是可见的(假定视点位于-z-z无穷远处)无穷远处)无穷远处)无穷远处);若;若;若;若z zp pzzt t,则点,则点,则点,则点P Pt t被多边形遮蔽,因被多边形遮蔽,因被多边形遮蔽,因被多边形遮蔽,因此是不可见的。此是不可见的。此是不可见的。此是不可见的。第15页,共36页,编辑于2022年,星期一D D 优先度检验优先度检验 如果如果如果如果z z0max小于小于小于小于z z1min,如图,如图,如图,如图6-12 a6-12 a)所示,则)所示,则)所示,则)所示,则f f0 0的优先度高的优先度高的优先度高的优先度高于于于
5、于f f1 1的优先度的优先度。第16页,共36页,编辑于2022年,星期一6.3 6.3 消除隐藏面消除隐藏面 对平面立方体,由于平面立方体的的表面是平面,对平面立方体,由于平面立方体的的表面是平面,对平面立方体,由于平面立方体的的表面是平面,对平面立方体,由于平面立方体的的表面是平面,其隐藏面的消除,根据前面表面朝向判别,只要逐个对其隐藏面的消除,根据前面表面朝向判别,只要逐个对其隐藏面的消除,根据前面表面朝向判别,只要逐个对其隐藏面的消除,根据前面表面朝向判别,只要逐个对面表中的面进行可见性判断,并加上可见性标志,然后面表中的面进行可见性判断,并加上可见性标志,然后面表中的面进行可见性判
6、断,并加上可见性标志,然后面表中的面进行可见性判断,并加上可见性标志,然后对可见的表面再进行浓淡处理后输出,就可得到消除隐对可见的表面再进行浓淡处理后输出,就可得到消除隐对可见的表面再进行浓淡处理后输出,就可得到消除隐对可见的表面再进行浓淡处理后输出,就可得到消除隐藏面的立体图形。藏面的立体图形。藏面的立体图形。藏面的立体图形。曲面立体在进行消隐处理时,不仅要考虑诸曲曲面立体在进行消隐处理时,不仅要考虑诸曲面立体之间的遮蔽关系、一个曲面体诸曲面块之间面立体之间的遮蔽关系、一个曲面体诸曲面块之间的遮蔽关系,还要考虑曲面块自身的遮蔽关系的遮蔽关系,还要考虑曲面块自身的遮蔽关系。第17页,共36页,
7、编辑于2022年,星期一假若物体的表面是曲面或曲面实体,这时我们可以假若物体的表面是曲面或曲面实体,这时我们可以采用平面多边形来近似曲面,然后按表面是平面的采用平面多边形来近似曲面,然后按表面是平面的处理方法进行处理处理方法进行处理。第18页,共36页,编辑于2022年,星期一6.3.1 6.3.1 隐藏面消隐算法隐藏面消隐算法 (1)Warnock算法算法 首先将初始的窗口(即平面)分割为四个子窗口,首先将初始的窗口(即平面)分割为四个子窗口,根据多边形与窗口的相对位置不同,可将多边形分根据多边形与窗口的相对位置不同,可将多边形分为三种类型(如图为三种类型(如图6-14):):第19页,共3
8、6页,编辑于2022年,星期一(2)扫描线相关算法扫描线相关算法 相继地检查屏上的一系列窗口,每个窗口高为一条扫描线,其宽相继地检查屏上的一系列窗口,每个窗口高为一条扫描线,其宽相继地检查屏上的一系列窗口,每个窗口高为一条扫描线,其宽相继地检查屏上的一系列窗口,每个窗口高为一条扫描线,其宽度与屏宽度相同。自上(下)而下(上)、从左至右地每条扫描度与屏宽度相同。自上(下)而下(上)、从左至右地每条扫描度与屏宽度相同。自上(下)而下(上)、从左至右地每条扫描度与屏宽度相同。自上(下)而下(上)、从左至右地每条扫描线所形成的扫描平面与多边形相交,将扫描线分割成一段段取样线所形成的扫描平面与多边形相交
9、,将扫描线分割成一段段取样线所形成的扫描平面与多边形相交,将扫描线分割成一段段取样线所形成的扫描平面与多边形相交,将扫描线分割成一段段取样区间,即相当于区间,即相当于区间,即相当于区间,即相当于WarnockWarnock算法中屏幕内的正方形窗口。其数据按算法中屏幕内的正方形窗口。其数据按算法中屏幕内的正方形窗口。其数据按算法中屏幕内的正方形窗口。其数据按从左至右的顺序对交点进行排序,研究的是光栅扫描平面上线段从左至右的顺序对交点进行排序,研究的是光栅扫描平面上线段从左至右的顺序对交点进行排序,研究的是光栅扫描平面上线段从左至右的顺序对交点进行排序,研究的是光栅扫描平面上线段之间的遮挡关系。之
10、间的遮挡关系。之间的遮挡关系。之间的遮挡关系。第20页,共36页,编辑于2022年,星期一(3)深度列表排序算法深度列表排序算法 首先对构成多面体所有的面按其最小的首先对构成多面体所有的面按其最小的首先对构成多面体所有的面按其最小的首先对构成多面体所有的面按其最小的z z坐标进行列表排序,坐标进行列表排序,坐标进行列表排序,坐标进行列表排序,赋予每个面一个优先级等级,把各面按深度列出优先级顺序,赋予每个面一个优先级等级,把各面按深度列出优先级顺序,赋予每个面一个优先级等级,把各面按深度列出优先级顺序,赋予每个面一个优先级等级,把各面按深度列出优先级顺序,并按优先级等级将面进行排序。即靠近观察点
11、近的面,其优并按优先级等级将面进行排序。即靠近观察点近的面,其优并按优先级等级将面进行排序。即靠近观察点近的面,其优并按优先级等级将面进行排序。即靠近观察点近的面,其优先级较远离观察点的高。然后,从优先级最低的面开始处理先级较远离观察点的高。然后,从优先级最低的面开始处理先级较远离观察点的高。然后,从优先级最低的面开始处理先级较远离观察点的高。然后,从优先级最低的面开始处理显示问题。显示问题。显示问题。显示问题。由于先处理的面的优由于先处理的面的优由于先处理的面的优由于先处理的面的优先级低于后处理的,因先级低于后处理的,因先级低于后处理的,因先级低于后处理的,因此,当面重叠时,则优此,当面重叠
12、时,则优此,当面重叠时,则优此,当面重叠时,则优先级高的面将覆盖优先先级高的面将覆盖优先先级高的面将覆盖优先先级高的面将覆盖优先级低的面。级低的面。级低的面。级低的面。第21页,共36页,编辑于2022年,星期一(4)深度缓冲器算法深度缓冲器算法 深度缓冲器算法是所有像空间算法中最简单的一种。对于显深度缓冲器算法是所有像空间算法中最简单的一种。对于显深度缓冲器算法是所有像空间算法中最简单的一种。对于显深度缓冲器算法是所有像空间算法中最简单的一种。对于显示屏上的每个像素,记录下位于此像素内最靠近观察点的一个对示屏上的每个像素,记录下位于此像素内最靠近观察点的一个对示屏上的每个像素,记录下位于此像
13、素内最靠近观察点的一个对示屏上的每个像素,记录下位于此像素内最靠近观察点的一个对象的深度,也要记录下用以显示此对象的亮度。假设视区为矩形象的深度,也要记录下用以显示此对象的亮度。假设视区为矩形象的深度,也要记录下用以显示此对象的亮度。假设视区为矩形象的深度,也要记录下用以显示此对象的亮度。假设视区为矩形区域(区域(区域(区域(x xminminxxxxmaxmax,y yminminyyyymaxmax,其中,其中,其中,其中x xminmin,x xmaxmax,y yminmin,y ymaxmax均为整数),并设置两个数组,即亮度数组均为整数),并设置两个数组,即亮度数组均为整数),并设
14、置两个数组,即亮度数组均为整数),并设置两个数组,即亮度数组intensityx,yintensityx,y和深度数组和深度数组和深度数组和深度数组depthx,ydepthx,y,深度最大值(最远值)为,深度最大值(最远值)为,深度最大值(最远值)为,深度最大值(最远值)为z zmaxmax,每,每,每,每个数组的像素坐标个数组的像素坐标个数组的像素坐标个数组的像素坐标x,yx,y为地址索引,为地址索引,为地址索引,为地址索引,z z轴代表深度方向。假轴代表深度方向。假轴代表深度方向。假轴代表深度方向。假设要消隐的物体由设要消隐的物体由设要消隐的物体由设要消隐的物体由n n个多边形表面构成,
15、多边形可以是凹的,个多边形表面构成,多边形可以是凹的,个多边形表面构成,多边形可以是凹的,个多边形表面构成,多边形可以是凹的,物体也不一定要是闭合的物体也不一定要是闭合的物体也不一定要是闭合的物体也不一定要是闭合的 。第22页,共36页,编辑于2022年,星期一(4)深度缓冲器算法深度缓冲器算法(续续):具体算法具体算法 A A 数据初始化:对屏上的全部像素置数据初始化:对屏上的全部像素置数据初始化:对屏上的全部像素置数据初始化:对屏上的全部像素置depthx,ydepthx,y:=z=zmax max intensityx,yintensityx,y:=背景值背景值背景值背景值B B 对对对
16、对于于于于场场场场景景景景中中中中的的的的每每每每个个个个多多多多边边边边形形形形,找找找找出出出出多多多多边边边边形形形形被被被被投投投投影影影影到到到到屏屏屏屏上上上上时时时时,位位位位于于于于其其其其边边边边界界界界内内内内的的的的全全全全部部部部像像像像素素素素x,y x,y,并并并并对对对对这这这这些些些些像像像像素素素素进进进进行行行行如如如如下下下下计计计计算算算算:利利利利用用用用平平平平面面面面方方方方程程程程求求求求出出出出多多多多边边边边形形形形在在在在x,yx,y处处处处的的的的深深深深度度度度为为为为zx,yzx,y;若若若若zx,ydepthx,y zx,ydept
17、hx,yzx,ydepthx,y,则则则则在在在在x,yx,y处处处处已已已已记记记记录录录录的的的的多多多多边边边边形形形形比比比比这这这这个个个个新新新新的的的的多多多多边边边边形形形形更更更更靠靠靠靠近观察者,因此这时不需进行处理。近观察者,因此这时不需进行处理。近观察者,因此这时不需进行处理。近观察者,因此这时不需进行处理。依次处理完所有多边形,亮度数组依次处理完所有多边形,亮度数组依次处理完所有多边形,亮度数组依次处理完所有多边形,亮度数组intensityx,yintensityx,y的内容向帧存储器输出即得的内容向帧存储器输出即得的内容向帧存储器输出即得的内容向帧存储器输出即得到
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