圖形學(xué) 遮擋剔除算法綜述

1. Hidden Line Removal (HLR)

光柵化的文章中勿侯,我們使用Z-Buffer來(lái)判斷三角形面片是否遮擋懦砂,但Z-Buffer不適用于純線框的模型的遮擋剔除。原因如下抚芦。


就如同上圖左側(cè)率拒,在A點(diǎn)的位置崩泡,左側(cè)的三角形由于只畫(huà)邊不畫(huà)面,所以A點(diǎn)它是不畫(huà)的猬膨,所以就沒(méi)有Z值來(lái)與右側(cè)的三角形的A點(diǎn)的Z值做比較角撞,因此就沒(méi)法判斷A點(diǎn)是誰(shuí)在前誰(shuí)在后。

HLR算法總結(jié)

  1. Raycasting(光線投射)


  • 算出每條光線在屏幕上某個(gè)像素點(diǎn)上的交點(diǎn)位置
  • 在該像素點(diǎn)上只保留最近的交點(diǎn)
  1. Painter’s Algorithm(畫(huà)家算法)
    簡(jiǎn)單粗暴勃痴,先畫(huà)后面的物體谒所,后畫(huà)前面的物體,就像畫(huà)畫(huà)一樣召耘,后涂的顏色會(huì)覆蓋掉先涂的顏色百炬。
    比較兩個(gè)物體褐隆,當(dāng)前視角來(lái)看污它,如果A的點(diǎn)全都在B的點(diǎn)前面,那么先畫(huà)B再畫(huà)A
    但缺點(diǎn)也很明顯:
    1)如果A的點(diǎn)不全的B的前面,即A有些點(diǎn)從當(dāng)前視角看是在B的某些點(diǎn)后面衫贬,就會(huì)失敗德澈。
    2)物體之間有相交的面時(shí),會(huì)失敗固惯。
    (好像飛機(jī)的雷達(dá)顯示是用的這個(gè)算法梆造?)

  2. Warnock Algorithm (沃諾克算法)
    核心:分而治之
    不停的四分屏幕(一般是四分,也可以二分或者其他分)葬毫,直到被細(xì)分的子空間只存在簡(jiǎn)單的前后關(guān)系(就是畫(huà)家算法的那個(gè)要求)镇辉,或者子空間已經(jīng)細(xì)分到了一個(gè)像素點(diǎn)的大小。
    在曲面和抗鋸齒中很有用贴捡。



    1)當(dāng)前子空間沒(méi)有多邊形:完成忽肛!
    2)當(dāng)前子空間只有一個(gè)多邊形:畫(huà)!
    3)當(dāng)前子空間有簡(jiǎn)單的前后關(guān)系:畫(huà)前面的烂斋!
    4)當(dāng)前子空間只有一個(gè)像素那么大了:畫(huà)離該像素點(diǎn)距離最近的多邊形屹逛!
    5)否則,繼續(xù)遞歸細(xì)分

  3. BSP-Tree (Binary Space Partioning trees, 二維空間分割樹(shù))


    不停二分汛骂,在每個(gè)存在簡(jiǎn)單前后關(guān)系的子空間里使用畫(huà)家算法罕模。
    優(yōu)點(diǎn)
    1)可以處理帶透明度的遮擋
    2)快:不用每個(gè)像素點(diǎn)都計(jì)算Z并檢測(cè)

  4. Z-buffer
    新建一個(gè)數(shù)組,叫Z-buffer帘瞭。
    每次將像素點(diǎn)顏色寫(xiě)入frame buffer時(shí)淑掌,把該點(diǎn)的Z值也寫(xiě)入Z-buffer。
    每次將像素點(diǎn)顏色寫(xiě)入frame buffer之前图张,如果該位置已經(jīng)被寫(xiě)入過(guò)锋拖,拿出它的Z值與正準(zhǔn)備寫(xiě)的點(diǎn)的Z值比較一下,誰(shuí)離屏幕近寫(xiě)誰(shuí)祸轮。
    是目前最流行的方法兽埃。
    優(yōu)點(diǎn)
    1)簡(jiǎn)單
    2)高效
    缺點(diǎn)
    1)增加了內(nèi)存空間,因?yàn)槎嗔藗€(gè)Z-buffer
    2)受限于Z的量級(jí) / 精確度
    3)過(guò)度渲染:每個(gè)像素點(diǎn)可能會(huì)寫(xiě)入多次适袜。
    4)不支持透明度1怼(不支持透明度竟然還會(huì)最流行?)

2. 面片消除(Culling)

  1. Portals
    預(yù)先根據(jù)視角計(jì)算出哪些三角形可見(jiàn)苦酱,那些三角形不可見(jiàn)售貌。
    (一換視角就GG了)

  2. 視錐Culling


    如果某物體全部頂點(diǎn)都在視錐外面,則不顯示疫萤。

  3. Backface Culling (背面消除)
    只適用于封閉物體
    通過(guò)每個(gè)面的法線來(lái)判斷是正面還是背面颂跨,如果是背面,就隱藏扯饶。

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