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第8章消隐技术 知 识 点：消隐的概念、区域子分算法、 深度缓存算法、扫描线算法等常用消 隐方法 教学目的: 了解图形消隐的基本方法 1 本章内容 8.1 基本概念 8.2 画家算法 8.3 区域子分算法 8.4 深度缓存算法 8.5 扫描线算法 8.6 区间扫描线算法 8.7 光线投射算法 2 8.1 基本概念 • 在用户坐标系下定义的物体, 经过空间变换、裁 剪, 可以投影到观察平面, 再变换或映射到视图 区并显示出来, 这时的图形是物体的线框图。 • 图8.1(a)的图形是一个立方体的线框图。但很难 确定, 图8.1(a)所示的立方体是代表(b)中的立方 体, 还是代表(c)中的立方体。 • 找出并消除物体中不可见的部分,称为消隐。经 过消隐得到的图形称为消隐图。图8.1(b)(c)都是 立方体的消隐图。 3 (a) (b) (c) 图8.1 一个立方体的线框图和消隐图 4 • 消隐的对象是三维物体,三维物体在计算机中可 用其表面上的平面多边形表示,形成三维物体的 体面边点四表结构。 • 根据消隐对象的不同,消隐算法分为两类: 若消除的是物体上不可见的线段,称为线消隐。 若消除的是物体上不可见的面,称为面消隐。 • 消隐不仅与消隐对象有关,还与观察物体的方式, 即投影方式有关. 随着观察点、观察方向或投影 面的改变,物体上某些可见的部分将会变成不可 见,某些不可见的部分又会变成可见。 5 • 消隐是在规格化投影空间或屏幕坐标空间中进行的(一般投 影平面指OXY, 视点在Z轴的正无穷大处，视线方向为负Z 轴)。 • 根据消隐空间的不同,消隐算法又可分为3类: – 物体空间的消隐算法(光线投射) 物体空间是指物体所在的空间, 即规范化投影空间。(逐面比较,决 定每个面棱之间的遮挡关系) – 图象空间的消隐算法(区域子分、深度缓存、扫描线) 图象空间是相对于物体空间而言的, 在消隐算法中, 图象空间就是 屏幕坐标空间。(逐象素判断,决定哪个多边形在该象素可见) – 物体空间和图象空间的消隐算法(画家算法) 在物体空间中预先计算面的可见性优先级，再在图像空间中生成消 隐图。 6 • 消隐算法种类繁多, 但必然都涉及排序和相关性两 个基本原则: –排序是为了确定消隐对象之间的遮挡关系。大 多数消隐算法都是先在Z方向排序, 确定体、面、 边、点相对于观察点的距离, 然后再在X 方向和 Y方向进一步排序, 以确定这种遮挡关系。 –所谓相关性, 是指所考察的物体或视图区内的 图象局部保持不变的一种性质。相关性利用得 越充分、越巧妙, 消隐算法的效率也就越高。 7 8.2 画家算法 算法思想： 类似油画作家作画的过程，先画远景，再画中景，最后 画近景。 算法原理： • 先把屏