河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)8章-1

1、 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2 2/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 第第8 8 章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 8.1 概述 8.2 消隱算法 8.3 顏色模型 8.4 光照模型 8.5 紋理映射技術(shù) 8.6 OpenGL真實(shí)感圖形 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 3 3/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 8.1 概述 概述 8.1.1 真實(shí)感圖形生成流程 真實(shí)感圖形生成流程 真實(shí)感圖形是綜合利用數(shù)學(xué)、物

2、理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以 及其它科學(xué)技術(shù)在計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備上生成的、像彩色照片 那樣逼真的圖形。 野外場(chǎng)景模擬 機(jī)械設(shè)備仿真 室內(nèi)裝修展示 小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì) 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 4 4/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 生成真實(shí)感圖形的基本步驟： （1）構(gòu)建模型 用數(shù)學(xué)方法建立實(shí)體三維模型,并存儲(chǔ)到系統(tǒng)中； （2）投影變換 將實(shí)體模型轉(zhuǎn)換到三維觀察坐標(biāo)系中； （3）消隱處理 用消隱技術(shù)去除視景外的和實(shí)體上不可見的面； （4）光照處理 建立光照模型生成真實(shí)感圖形。 PC 線框 圖形 消隱 圖形 真實(shí) 感

3、圖 顯示 圖像 DC PC PC 投 影 投 影 投 影 表 面 處 理 消 隱 輸入 數(shù)據(jù) WC三維 圖形 VC 觀察 變換 消 隱 三維真實(shí)感圖形生成流程圖真實(shí)感圖形生成流程圖 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 5 5/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 8.1.2 真實(shí)感圖形特點(diǎn)真實(shí)感圖形特點(diǎn) 1. 真實(shí)感圖形的特點(diǎn)真實(shí)感圖形的特點(diǎn) 1）能比較完整地反映物體表面的顏色和亮度變化； 2）反映物體表面的質(zhì)感和表面粗糙度； 3）反映物體的光照效果，表現(xiàn)場(chǎng)景的深度感和層次感， 充分體現(xiàn)物體間的遮擋關(guān)系； 4

4、）模擬透明物體透明效果和鏡面物體的鏡像效果。 模擬海床模擬海床 模擬場(chǎng)景模擬場(chǎng)景 模擬賽車模擬賽車 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 6 6/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 2. 影響真實(shí)感圖形的因素：影響真實(shí)感圖形的因素： 1）物體本身的幾何形狀： 平面體、曲面體、隨機(jī)形狀 （云、霧、火）； 2）物體表面特性： 粗糙度、感光度。表面顏色、紋理等； 3）照射物體的光源形狀： 形狀：點(diǎn)光源、線光源、面光源、體光源等； 強(qiáng)度：光的強(qiáng)度、顏色等。 4）物體和光源的位置：距離、角度、站高 5）周邊環(huán)境：環(huán)境對(duì)

5、光的反射、折射、散射等。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 7 7/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 8.2.1 消隱基礎(chǔ)知識(shí) 消隱基礎(chǔ)知識(shí) 一、消隱定義一、消隱定義 表示物體圖形的方式： 線框圖 消隱圖 真實(shí)感圖形。 線框圖消隱圖真實(shí)感圖 8.2 消隱算法 消隱算法 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 8 8/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 隱藏線隱藏線（ （面 面） ）： ：根據(jù)投影幾何的理論，形體上的看不見

6、的 圖線或（平面）。 消隱：消隱：消除形體視圖中隱藏線（面）的處理過(guò)程。 二二 消隱算法分類消隱算法分類 1) 根據(jù)消隱對(duì)象： 線消隱：消除物體上不可見的輪廓線。 面消隱：消除物體上不可見的表面。 2) 根據(jù)消隱算法空間： 物體空間消隱算法，也稱對(duì)象空間消隱算法： 物體空間是指規(guī)范化的投影空間，即用戶域。 該算法通過(guò)分析物體之間的空間幾何關(guān)系，來(lái)確定 物體的可見性。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 9 9/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 圖像空間消隱算法圖像空間消隱算法 圖像空間是指物體投影后的二維

7、空間，即屏幕域。 該算法是將物體的投影分解為像素，通過(guò)分析像素的 可見性，來(lái)確定物體的可見性。 3物體空間常用的消隱算法物體空間常用的消隱算法 算法分三類： 1）外法線消隱算法：用于平面立體消隱處理； 2）浮動(dòng)水平線算法：用于標(biāo)準(zhǔn)曲面立體消隱處理； 3）離散消隱算法：用于構(gòu)造曲面立體消隱處理。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 1010/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 三三 消隱基本原則消隱基本原則 1 排序 判別消隱對(duì)象與觀察點(diǎn)之間的距離遠(yuǎn)近； 對(duì)其按x、y、z三個(gè)坐標(biāo)方向進(jìn)行排序； 確定對(duì)象之間的

8、遮擋關(guān)系。 2 連貫性 從一個(gè)對(duì)象到另一個(gè)對(duì)象，其屬性值是或連續(xù)的。 連貫性： 1) 實(shí)體對(duì)象的連貫性； 2) 實(shí)體屬性的連貫性； 3) 掃描線的連貫性； 4) 深度的連貫性。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 1111/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 8.2.2 平面立體的消隱算法平面立體的消隱算法 一一 凸多面體消隱凸多面體消隱 平面立體=凸多面體+凹多面體。 1 凸多邊形判定: 多邊形任意兩點(diǎn)連線均位于多邊形內(nèi)部。 2 凸多面體特點(diǎn)： 由多個(gè)平面凸多邊形組成； 在投影關(guān)系上，體的表面要么完全可見

9、， 要么完全不可見； 各朝前表面不發(fā)生相互重疊現(xiàn)象。 朝 前 表 面 ？ 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 1212/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 3）表面外法線的方向角 據(jù)投影幾何的規(guī)定：視方向一般取v=0,1,0，該方向和 Y軸的負(fù)方向相同。 用表面外法線在Y軸上的分量的值，作為判斷表面 可見性的標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)表面的外法線矢量：N= Ai+Bj+Ck，與坐標(biāo)軸的方向 角分別為、和，方向余弦為cos、cos和cos。 顯然N|恒為正值，cos的值由B值來(lái)決定。 3 凸多面體隱藏線的消隱算法 形體表面的

10、外法線方向： 由形體內(nèi)部指向外部，或由形體表面指向外部空間。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 1313/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 形體表面的外法線方向： 由形體內(nèi)部指向外部，或由形體表面指向外部空間。 3 算法過(guò)程： 1)1)可見面判別可見面判別 依據(jù)平面的表面外法線 當(dāng)0a90o時(shí)，表示表面 法線朝前（即朝前面），該表 面可見； 當(dāng)90o0時(shí)畫出該表面，否則不畫該表面。 當(dāng)B0時(shí)，90o0時(shí)，0o a 0時(shí)，0oa 0 朝前面； cosa0 背向面 3）對(duì)朝前面計(jì)算其表面的最大深度值； 4）

11、計(jì)算朝前面的盒子角點(diǎn)坐標(biāo)； 5）取出最大深度值的表面作為當(dāng)前面； 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 1919/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 6）循環(huán)計(jì)算其他表面和當(dāng)前表面的遮擋關(guān)系； 提取表面的每一個(gè)邊，判斷和當(dāng)前面的關(guān)系： 完全擋住、完全未被擋住或部分擋住； 若完全擋住視為不可見邊，作刪除或改變線型處理； 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2020/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 若完全不被擋住，視為可見

12、邊，繪制該邊； 若部分擋住，利用線段裁剪求出多邊形之外的部分 線段：可見線段，繪制； 對(duì)多邊形之內(nèi)的部分線段：不可見線段，作刪除 或改變線型處理； 3平面立體消隱算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)平面立體消隱算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1）采用三表結(jié)構(gòu)，即點(diǎn)面表、棱邊表和頂點(diǎn)表。 2）面表第一列為該表面的棱邊總數(shù)； 3）面表第二列為該表面中內(nèi)環(huán)數(shù)目，無(wú)內(nèi)環(huán)時(shí)取為0； 4）棱邊表中記錄表面點(diǎn)環(huán)的頂點(diǎn)編號(hào)，內(nèi)環(huán)順時(shí)針排 序，而外環(huán)則按逆時(shí)針排序； 5）不論內(nèi)環(huán)還是外環(huán)，其都是封閉的； 6）內(nèi)外環(huán)的分隔符通常采用0； 畫家畫家 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2121/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形

13、學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 8.2.38.2.3深度緩存消隱算法 深度緩存消隱算法(Z(Z緩沖區(qū)算法緩沖區(qū)算法) ) 常用算法：深度緩存消隱算法，掃描線消隱算法、 區(qū)域排序算法等。 1.基本思路基本思路 對(duì)于屏幕上的每一個(gè)像素，記錄位于該像素內(nèi)最靠近 觀察者的景物面的深度值，同時(shí)相應(yīng)記錄該景物面的顏色 (或灰度) 的所有記錄值，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)輸出的圖形。 圖像空間消隱算法圖像空間消隱算法 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2222/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

14、2.2.深度值深度值 在屏幕坐標(biāo)系中任取像素點(diǎn)P0(i，j)，作平行于Z軸的 射線R，和表面F1、F2分別交于P1、P2點(diǎn)。 P1、P2點(diǎn)的Z坐標(biāo)， 表面F1和F2的深度值。 深度值反映了該表面到顯 示器屏幕的距離。 深度值反映了該表面 到觀察者的距離， Z，距離 。 P1P1點(diǎn)點(diǎn)Z Z坐標(biāo)坐標(biāo) P2P2點(diǎn)點(diǎn)Z Z坐標(biāo)坐標(biāo) 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2323/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 3 . 開辟內(nèi)存開辟內(nèi)存 記錄每一個(gè)像素的深度值和顏色值，開辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存。 內(nèi)存大小與屏幕的分辨率有關(guān)。

15、設(shè)屏幕的分辨率為：mn，開辟數(shù)組大?。?存放深度值：ZB(m，n)， 存放顏色（或灰度）值：FB(m，n)。 4. 表面深度值計(jì)算表面深度值計(jì)算 設(shè)表面方程：ax+by+cz+d=0 (c0)， 該表面對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)P(i，j)的深度值： z= (ai+bj+d)/c 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2424/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 5.求表面方程求表面方程 根據(jù)形體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可在表面的頂點(diǎn)表中任取三點(diǎn)： P1(x1，y1，z1)、P2(x2，y2，z2) 、P3(x3，y3，z3)， 由三點(diǎn)

16、式平面方程： x y z 1 x1 y1 z1 1 =0 x2 y2 z2 1 x3 y3 z3 1 P2P2 P1P1 P3P3 P4P4 此三點(diǎn)怎樣?。看巳c(diǎn)怎樣?。?第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2525/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 y1 z1 1 x1 z1 1 x1 y1 1 x1 y1 z1 y2 z2 1 x x2 z2 1 y+ x2 y2 1 z x2 y2 z2 =0 y3 z3 1 x3 z3 1 x3 y3 1 x3 y3 z3 而表面方程的一般形式：ax+by+cz+

17、d=0，可推出： a=y1(z2-z3)-y2(z1-z3)+y3(z1-z2) b=-x1(z2-z3)+x2(z1-z3)-x3(z1-z2) c=x1(y2-y3)-x2(y1-y3)+x3(y1-y2) d=-x1(y2z3-y3z2)+x2(y1z3-y3z1)-x3(y1z2-y2z1) 表面方程的形式 點(diǎn)表的坐標(biāo)表示 展開：展開： 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2626/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 6. 表面與表面與z軸的位置軸的位置 求表面的深度值，首先判斷該面和z軸的相互位置

18、關(guān)系： 1）表面和z軸平行或重合，不求其交點(diǎn)； 2）表面和z軸不平行，求其交點(diǎn)。 y z x N 表面和z軸的相互位置關(guān)系 外法線N和z軸的關(guān)系。 夾角夾角 思考思考: : 夾角夾角的值如何表示的值如何表示? ? 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2727/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 6. 算法步驟算法步驟 1）開辟內(nèi)存數(shù)組：ZB(m,n)和FB(m,n) 2）初始化數(shù)組：FOR i=1，m FOR j=1，n ZB(i，j)=機(jī)器允許最大值，F(xiàn)B(i，j)= 背景色 3) 循環(huán)計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的深

19、度值： For j=1，m For i=1，n For k=1，L /L:形體的表面數(shù) Zij=機(jī)器最大值 判斷(i，j)點(diǎn)是否在當(dāng)前投影多邊形k內(nèi)，利用射線法 或弧長(zhǎng)法判斷。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2828/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 若(i，j)點(diǎn)在k內(nèi)，求(i，j)點(diǎn)的深度值Zij 進(jìn)行深度值比較。 若ZijZB(i，j)，ZB(i，j)= Zij 7.優(yōu)缺點(diǎn)分析 優(yōu)缺點(diǎn)分析 優(yōu)點(diǎn)：算法簡(jiǎn)單、直觀，便于硬件實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)：內(nèi)存占用量大、計(jì)算量比較大。 如VGA模式800600，每個(gè)

20、數(shù)組有： 800600=480，000個(gè)元素。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 2929/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 y=iy=i 在屏幕上，y方向按像 素為單位分，得到的每個(gè)子 區(qū) 就 是 掃 描 線 ， 即 y = i (/xoy)掃描平面。 掃描線算法是深度緩沖器算法的一種延伸。 面存儲(chǔ)計(jì)算 線存儲(chǔ)計(jì)算 屏幕上取y=i，表示一條和x軸方向平行一條掃描線； 若y=i掃描線沿z方向移動(dòng)，形成y=i (/xoy)平面。 z z x x o o y y y=i掃描面 8.2.4 8.2.4 掃描線

21、消隱算法掃描線消隱算法 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 3030/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 1.基本思路：基本思路： 1）求掃描面 與立體相 交 截 交線； 2）在掃描線 上，確定 顯 示 像素點(diǎn)的屬性； 3）顯示像素 點(diǎn)的屬性。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 3131/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 2.算法的基本步驟 算法的基本步驟 1）定義一維數(shù)組ZB、ZF，保存掃描線上的數(shù)據(jù)。 2）對(duì) Z

22、B和ZF數(shù)組賦初值： 3）搜索頂點(diǎn)坐標(biāo)，確定掃描線范圍， YminYYmax； 4）按掃描線循環(huán)：for i=Ymin，Ymax， 求出第i條掃描線平面和立體表面的截交線； 5）把各個(gè)交點(diǎn)按X坐標(biāo)單向排序； 6）確定像素點(diǎn)的范圍，XminXXmax； 7）按像素點(diǎn)循環(huán)，F(xiàn)or j = Xmin，Xmax， 8）開始循環(huán) for j =x1, x6 9）按邊循環(huán) for k=1, n (n表示多邊形的邊數(shù)，n=5) 10）求出每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的深度值：Zk，并記錄； 11）從Zk中確定其最小值Zmin； 12）把Zmin的值及屬性送顯。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- -

23、3232/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 3.截交線的求交算法截交線的求交算法 求掃描平面和形體表面的截交線主要解決以下問(wèn)題： 1）形體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用翼邊結(jié)構(gòu)； 2）判斷棱線(邊)和掃描平面是否相交： 條件：y1y2 (y1-i)(y2-i)0 3) 求出第一個(gè)與y=i掃描面的交點(diǎn)，記錄該邊和交點(diǎn) 此邊為起點(diǎn)，進(jìn)行交點(diǎn)追蹤， 采用循環(huán)：for j=1，L(形體的總邊數(shù))。 4）以翼邊結(jié)構(gòu)中的面指針作為追蹤的方向， 根據(jù)左右指針的值進(jìn)行追蹤。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 3333/34/34 計(jì)算

24、機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 y=i 5）追蹤結(jié)束標(biāo)志： 若重新追蹤到第j邊，說(shuō)明截交線是封閉的多邊形。 若追蹤到某個(gè)邊，該邊面指針為空，說(shuō)明形體表面 不封閉；應(yīng)轉(zhuǎn)向從j的另一個(gè)方向追蹤，直到邊界為止。 1 1 2 2 3 3 4 4 A A A1A1 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 3434/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 4.像素點(diǎn)可見性判斷像素點(diǎn)可見性判斷 間隔可以分為三類： 1）不包含截交線段， 圖中，xxb， 用背景色顯示該像素點(diǎn)。 2

25、）僅包含有一條線段或一 個(gè)點(diǎn)， 圖中x=xa、x=xb兩點(diǎn)處 用線段所在表面顏色顯 示該像素點(diǎn)。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 3535/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 3）同時(shí)存在多條線段， 圖中，xaxxb，在此需解決以下問(wèn)題： 循環(huán)求出x=j的像素點(diǎn)處各表 面的點(diǎn)，并進(jìn)行記錄： 循環(huán)：for k=1，n (n為截交線的邊數(shù))。 求交：x=j和兩端點(diǎn)確定的直 線段的交點(diǎn)。 有效交點(diǎn)的記錄： “起閉終開”判斷重合點(diǎn)。 確定Z值最小的點(diǎn)，記錄該表 面的顏色。 第第8 8章章 真實(shí)感圖形真實(shí)感圖形 第第7 7章章- - 3636/34/34 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2021-7-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 算法的基本步驟 算法的基本步驟 1）定義一維