tổng hợp tài liệu đồ họa máy tính

12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 1 Đ Đ ồ ồ h h ọ ọ a a m m á á y y t t í í nh nh X X á á c c đ đ ị ị nh nh m m ặ ặ t t hi hi ệ ệ n n ( ( Visible surface determination) Visible surface determination) 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 2 Lo Lo ạ ạ i i b b ỏ ỏ m m ặ ặ t t ẩ ẩ n n z Vớisự phát triểncủa các thiếtbị hiểnthị dẫn đến nhu cầu thể hiện các vậtthể một cách thựctế hơn, đòi hỏi các mô hình có rấtnhiều đa giác. z Từđódẫn đếnnhucầu phát triển các thuậttoánđể loại bỏ mặt ẩn(hidden surface removal). z Mộtsố thuậttoánđượcgọi chính xác hơn là các thuật toán mặthiện(visible surface algorithms), but tuy nhiên cả hai tên đều được dùng thay nhau. 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 3 S S ự ự h h ữ ữ u u h h ì ì nh nh c c ủ ủ a a c c á á c c đ đ ố ố i i tư tư ợ ợ ng ng cơ cơ b b ả ả n n z Chúng ta không muốnphíthờigianđể hiểnthị những đốitượng không đóng góp vào bức ảnh cuối cùng. z Một đốitượng có thể không hữu hình vì 3 lý do: –Nằm ngoài vùng hiểnthị – Quay vào trong (back-facing) –Bị che bởi các đốitượng khác gầnngười quan sát hơn z Làm thế nào để loạibỏ chúng một cách hiệuquả? z Làm thế nào để xác định chúng mộtcáchhiệu quả? 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 4 V V ấ ấ n n đ đ ề ề h h ữ ữ u u h h ì ì nh nh Hai vấn đề còn lại: (Chúng ta đã làm quen với clipping) •Loạibỏ các bề mặthướng ra phía khác so vớingười quan sát. •Loạibỏ các bề mặt che bởi các đốitượng gầnhơn. 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 5 C C á á c c thu thu ậ ậ t t to to á á n n m m ặ ặ t t hi hi ệ ệ n n Loạibỏ/Xác định Mặt/đoạn Ẩn/hiện z Yêu cầu –Cóthể xử lý các tập đốitượng khác nhau –Cóthể xử lý mộtlượng lớn các đạilượng hình học Phân loại: Sutherland, Sproull, Schumacher (1974): z Không gian vậtthể – Tính toán hình học liên quan đến đagiác – Độ chính xác số thực –Thường xử lý cảnh vậttheothứ tự các vậtthể z Không gian ảnh – Visibility at pixel samples – Độ chính xác số nguyên –Thường xử lý cảnh vậttheothứ tựảnh 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 6 X X á á c c đ đ ị ị nh nh m m ặ ặ t t sau sau z Chúng ta thường thấytrongmô hình hóa, các đỉnh củamột đa giác thường đượctínhtheochiều ngượctheochiềukimđồng hồ khi nhìn vào từ bên ngoài – vec- tơ pháp tuyếnN trỏ ra ngoài. z Kiểmtrathànhphầnz của vec-tơ pháp tuyến. Nếu âm – quay vào trong. 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 7 X X ử ử lý lý s s ự ự ch ch ồ ồ ng ng ch ch é é o o ? ? Làm thế nào để vẽ các đagiáctheođúng thứ tựđểcó đượckết quảđúng? Có phải đây chỉ là vấn đề sắpxếp? Chỉđúng với 2D, tuy nhiên trong 3D các đagiácchồng chéo lên nhau có thể tạo thành một thứ tự vòng tròn, không sắpxếp được. 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 8 Thu Thu ậ ậ t t to to á á n n Z Z - - buffering buffering z Rất đơngiản, có thể ghép vào thuậttoán đường quét. z Nội suy z trong quá trình tính toán. z Lưutrữ một ma trận độ sâu tương ứng với ảnh đầura. z Mỗi khi xử lý một đa giác, so sánh vớicác giá trị z đang lưutrữ. z Lưulại giá trị màu củanhững điểmgần nhất. 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 9 C C à à i i đ đ ặ ặ t t z Khởitạobộđệm ảnh với màu nền. z Khởitạobộđệm độ sâu vớiz = giátrị max. củamặtphẳng clipping. z Cần tính giá trị z cho mỗi điểm –Bằng cách nộisuytừ các đỉnh đagiác. z Cậpnhậtcả bộđệm ảnh và bộđệm độ sâu. 12/10/2007 Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 10 T T ạ ạ i i sao sao thu thu ậ ậ t t to to á á n n z z - - buffering buffering l l ạ ạ i i thông thông d d ụ ụ ng ng ? ? Lợi điểm z Dễ dàng cài đặttrênphầncứng. –Kếthợpvớithuậttoánđường quét. –Bộ nhớ cho z-buffer không quá đắt z Xử lý được nhiềuloại đốitượng hình học – không chỉđa giác. z Có thể xử lý cảnh vậtphứctạp đếnbấtcứ mứcnào z Không cần tính toán phầngiaogiữa các đốitượng. Nhược điểm z Tốnthêmbộ nhớ và băng thông z Tốnthời gian tính toán những đốitượng ẩn [...]... Tree Cần một lượng lớn tính toán khi bắt đầu – Chia đa giác Nhanh chóng để xác định tính hữu hình khi cây được tạo ra Có thể được sử dụng để tính toán sự hữu hình chính xác cho bất kỳ cảnh vật nào ⇒ Hiệu quả khi các vật thể không thay đổi trong cảnh vật Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 18 12/10/2007 Thuật toán Warnock Lai giữa không gian vật thể và không gian ảnh Sử dụng giải pháp đồ họa chuẩn:- nếu tình huống... Bộ nhớ lưu trữ: O(n lg r) Thời gian để xác định tính hữu hình : O(n*r) Vẽ thừa: không Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 21 12/10/2007 Hiệu năng của thuật toán BSP Xây dựng cây và duyệt cây (thuật toán thứ tự trong không gian vật thể – tốt với một số lượng nhỏ các đối tượng, chính xác) Bộ nhớ làm việc: O(1), O(lg n) Bộ nhớ lưu trữ: O(n2) Thời gian để xác định tính hữu hình: O(n2) Vẽ thừa: không Bùi Thế Duy... very general Bộ nhớ làm việc: O(1) Bộ nhớ lưu trữ: O(1) Thời gian để xác định tính hữu hình: O(n) Vẽ thừa: tối đa Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 23 12/10/2007 Ví dụ Cảnh kiến trúc Một lượng lớn đối tượng bị che khuất Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 24 12/10/2007 Sự che khuất ở các mức độ khác nhau Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 25 12/10/2007 Tổng kết Xác định mặt quay vào trong Thuật toán z-buffer Thuật toán BSP Thuật...Thuật toán Painters (không gian vật thể) Vẽ các bề mặt theo thứ tự từ sau đến trước – các đa giác gần hơn sẽ được vẽ đề lên đa giác xa hơn Hỗ trợ tính trong suốt Vấn đề mấu chốt là xác định thứ tự Không phai lúc nào cũng thực hiện được Bùi Thế Duy - Bộ môn KHMT 11 12/10/2007 Cây BSP (Binary Space Partitioning) •Trả về thứ tự vẽ 5 •Chọn đa giác bất . KHMT 18 Cây Cây Tree. Tree. z Cầnmộtlượng lớn tính toán khi bắt đầu –Chiađagiác z Nhanh chóng để xác định tính hữuhìnhkhi cây đượctạora. z Có thểđượcsử dụng để tínhtoánsự hữu hình chính xác cho bấtkỳ. đặttrênphầncứng. –Kếthợpvớithuậttoánđường quét. –Bộ nhớ cho z-buffer không quá đắt z Xử lý được nhiềuloại đốitượng hình học – không chỉđa giác. z Có thể xử lý cảnh vậtphứctạp đếnbấtcứ mứcnào z Không cần tính. KHMT 6 X X á á c c đ đ ị ị nh nh m m ặ ặ t t sau sau z Chúng ta thường thấytrongmô hình hóa, các đỉnh củamột đa giác thường đượctínhtheochiều ngượctheochiềukimđồng hồ khi nhìn vào từ bên ngoài – vec- tơ pháp tuyếnN trỏ ra ngoài. z Kiểmtrathànhphầnz