Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Вопросы_Компьютерная_графика_090303.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
24.01.2026
Размер:
2.77 Mб
Скачать

По способу визуализации алгоритмы загораживания разделяются на две группы, в одну из которых входят алгоритмы, ориентированные на получение каркасного, а в другую – полутонового изображения.

24.​Метод переборного типа.

В алгоритмах переборного типа, как правило, рассматривается каждое ребро, принадлежащее каждому из объектов сцены, и анализируется его взаимное расположение со всеми гранями каждого из объектов, составляющих сцену. При этом возможные ситуации приведены на рисунке.

Возможные ситуации с ребром и гранью Временная сложность алгоритмов такого типа пропорциональна произведению

количества ребер и количества граней в сцене. Никакие дополнительные свойства изображаемых объектов не учитываются.

25.​Метод Z–буфера.

Метод Z-буфера весьма удобен для аппаратной реализации ввиду простоты алгоритма и используемого в нем набора операций. Временные характеристики этого метода линейно зависят от количества точек растра и «глубинной сложности сцены», т.е. усредненного числа граней, взаимно закрывающих друг друга. Для реализации метода используются две области памяти: буфер глубины (Z-буфер) и буфер кадра (хранящий информацию о состоянии пикселов экрана Z компьютера).

Буфер глубины используется для хранения координаты Z (глубины) каждого видимого ​ на данной стадии анализа изображения пиксела картинной плоскости. В буфере кадра запоминаются атрибуты (интенсивность соответствующего пикселя и цвет)

Формально описание метода таково. Предположим, что сцена представлена в виде объединения многоугольников (возможно, пересекающихся). Построим ортогональную проекцию сцены на картинную плоскость = 0.

Предполагается следующая последовательность шагов:

1.​ Инициализировать буфер кадра фоновыми значениями интенсивности или цвета.

2.​ Инициализировать буфер глубины значениями глубины фона. 3.​ Для каждой грани сцены последовательно:

3.1.​ Преобразовать проекцию границ в растровую форму.

3.2.​ Для каждого пиксела проекции вычислить его глубину = ( , ); 3.3.​ Сравнить значение ( , ) с соответствующим значением буфера

глубины ( , ).

3.4.​ Если ( , ) < ( , ), то:

3.4.1.​ Записать атрибуты этого пиксела в буфер кадра; 3.4.2.​ Записать значение ( , ) в соответствующую позицию буфера

глубины ( , ).

3.5.​ Иначе – никаких действий не производить.

26.​Метод билинейной интерполяции Гуро.

Методом Гуро можно получить сглаженное изображение. Для того, чтобы изобразить объект методом построчечного сканирования нужно в соответствии с моделью освещения рассчитать интенсивность каждого пикселя вдоль сканирующей строки.

Рассмотрим участок полигональной поверхности (Рис.9.3.2).

Значение интенсивности в точке определяется линейной интерполяцией интенсивности в точках и . Для получения интенсивности в точке - пересечении ребра многоугольника со сканирующей строкой – нужно линейной интерполяцией интенсивностей и найти

где . Аналогично для получения интенсивности линейно интерполируются интенсивности в вершинах и , т.е.

,

где . Наконец, линейной интерполяцией по строке между и находится интенсивность , т.е.

где .

27.​Метод билинейной интерполяции Фонга.

При закраске Фонга вдоль сканирующей строки интерполируется вектор нормали. Затем он используется в модели освещения для вычисления интенсивности пикселя. При этом достигается лучшая локальная аппроксимация кривизны поверхности и, следовательно, получается более реалистичное изображение.

При закраске Фонга аппроксимация кривизны поверхности производится сначала в вершинах многоугольников путем аппроксимации нормали в вершине. После этого билинейной интерполяцией вычисляется нормаль в каждом пикселе. Например, обратясь к рисунку, получаем нормаль линейной интерполяцией между и , в - между и и, наконец - между и .

Таким образом

,

где

Далее определяем угол между источником света и текущей нормалью:

где и - единичные векторы соответственно нормали к поверхности и направления к источнику света. Затем определяем интенсивность света, например, согласно модели освещения.

28.​!Локальные геометрические характеристики для плоской фигуры

Локальные геометрические характеристики — это угловые параметры единичного однородного вектора нормали, которые описывают ориентацию геометрического объекта в малой окрестности точки.

Для плоской фигуры, заданной неявной функцией f(x,y)=0, ЛГХ определяются в трёхмерном однородном пространстве Oxyz как компоненты нормированного вектора нормали (n1,n2,n3), полученные из уравнения плоскости, аппроксимирующей поверхность z=f(x,y) в данной точке.

ЛГХ вычисляются путём нормирования коэффициентов уравнения плоскости, аппроксимирующей малую окрестность точки на поверхности функции z=f(x,y), которая получена переходом к однородным координатам. Например, для прямой ax+by+c=0 переход к однородным координатам даёт

плоскость ax+by+cz=0, нормаль =(a,b,c) нормируется:

Величины n1, n2, n3 являются локальными геометрическими характеристиками. ЛГХ выражаются через косинусы углов отклонения нормали от осей и принимают значения в интервале [−1;1].

Для плоской фигуры (например, окружности) ЛГХ определяются в каждой точке области функции через касательную плоскость в трёхмерном пространстве Oxyz, построенную по трём близлежащим точкам.

Локальная функция, задаваемая ЛГХ, имеет вид n1x+n2y+n3z+n4=0 и позволяет линейно аппроксимировать исходную функцию в малой окрестности точки. Для плоской фигуры (например, окружности) ЛГХ описывают ориентацию нормали к поверхности z=f(x,y) в каждой точке, что эквивалентно информации о градиенте функции.