Bài giảng Công nghệ đồ họa và hiện thực ảo - Bài 14: Xóa bề mặt ẩn

Bài giảng Công nghệ đồ họa và hiện thực ảo - Bài 14: Xóa bề mặt ẩn nêu lên tổng quan về xóa bề mặt ẩn, thuật toán người họa sĩ, bộ đệm chiều sâu Z Buffer, cây phân vùng không gian nhị phân BSP, Portal Culling.

Bài 14 XÓA BỀ MẶT ẨN Trịnh Thành Trung trungtt@soict.hust.edu.vn TỔNG QUAN - Xóa bề mặt ẩn • Tại cần phải xóa bề mặt ẩn (Hidden surface removal) – Các kỹ thuật render đòi hỏi tính tốn xác khả nhìn thấy đối tượng – Khi nhiều đa giác hiển thị không gian hiển thị, có đa giác gần nhìn thấy (xóa bề mặt khác bị ẩn) Xóa bề mặt ẩn • Ví dụ – Hiển thị sai – Hiển thị Xóa bề mặt ẩn • Tại cần phải xóa bề mặt ẩn – Chúng ta khơng muốn lãng phí tài ngun máy tính để hiển thị thực thể sở mà không hiển thị ảnh kết cuối • Ví dụ: Đổ bóng Xóa bề mặt ẩn • Các thuật tốn xóa bề mặt ẩn – Painter’s algorithm – Z-buffer – BSP tree – Portal culling – Một số thuật tốn khác • Back face culling THUẬT TOÁN NGƯỜI HỌA SỸ - Painter algorithm • Vẽ bề mặt từ sau trước Những đa giác gần vẽ đè lên đa giác xa • Cần phải xác định thứ tự xa gần đối tượng Painter algorithm • Một số vấn đề gặp phải – Cần xác định thứ tự đối tượng trước vẽ – Khơng phải lúc vẽ Painter algorithm • Một số vấn đề gặp phải – Một ví dụ khác trường hợp khơng áp dụng thuật toán – Trong hai trường hợp, cần phải chia nhỏ tam giác để xếp thứ tự BSP Tree Hiển thị BSP • Cây BSP duyệt để tạo danh sách ưu tiên cho góc nhìn • Từ sau trước (Back-to-front): Tương tự thuật tốn painter • Từ trước đến sau (Front-to-back): Có hiệu Hiển thị BSP Từ sau trước •Bắt đầu đa giác gốc • Nếu người xem phía trước nửa khơng gian, vẽ hình đa giác đằng sau đa giác gốc trước, sau đến đa giác gốc, sau đa giác phía trước • Nếu người xem phía sau nửa khơng gian, vẽ hình đa giác đằng sau đa giác gốc trước, sau đến đa giác gốc, sau đa giác phía sau • Nếu đa giác cạnh, vẽ • Đệ quy xuống node •Ln ln vẽ phía đối nghịch người nhìn trước Hiển thị BSP Hiển thị BSP Từ trước đến sau •Render theo thuật tốn từ sau trước khiến máy tính phải vẽ lại nhiều •Thuật tốn vẽ từ trước đến sau cho hiệu qua cao nhiều • Xác định vùng vẽ • Bỏ qua tất vùng mà vẽ hình Hiển thị BSP Từ trước đến sau •Để lưu trữ liệu vẽ, ta sử dụng Active Edge Table (AET) •Lưu trữ pixel hiển thị theo đường scan line BSP Tree • Đòi hỏi nhiều tính tốn trước vẽ - Cần xây dựng cân - Tính tốn đa giác giao tốn tài ngun • Dễ dàng tính khả hiển thị BSP tạo  Hiệu khung cảnh tĩnh mà đối tượng khơng thay đổi thường xun BSP Tree • Thường kết hợp với z-buffer • Render đối tượng tĩnh trước (trước đến sau) với z-buffer • Sau vẽ đối tượng động (nhân vật, cửa ) PORTAL CULLING - Portal Culling • Xây dựng khung cảnh dạng đồ thị (scene graph) • Node: Cells (hoặc rooms) • Edge: Portal (hoặc doors) Portal Culling Render the room Nếu thấy portal đến room render room vùng portal Lặp lại bước scene graph BACKFACE CULLING - Back Face Culling • Khơng vẽ đa giác quay mặt hiển thị theo hướng khác góc nhìn • Kiểm tra thành phần z normal vector bề mặt, âm bỏ qua (normal vector quay theo hướng ngược lại với góc nhìn) • Hoặc N.V > nghĩa nhìn mặt sau đa giác đa giác khơng nhìn thấy Phân loại • Object space technique • Được áp dụng trước đỉnh map vào pixel • Ví dụ: Thuật tốn painter, Cây BSP, Portal culling • Image space technique • Được áp dụng đỉnh rời rạc hóa • Ví dụ: Z-buffering Phân loại • Z-buffer kỹ thuật dễ dàng để thực thi phần cứng đồ họa, kỹ thuật để xóa bề mặt ẩn • Thơng thường cần kết hợp với kỹ thuật object-based, đặc biệt có q nhiều đa giác Ví dụ BSP Portal culling ... nhìn thấy (xóa bề mặt khác bị ẩn) Xóa bề mặt ẩn • Ví dụ – Hiển thị sai – Hiển thị Xóa bề mặt ẩn • Tại cần phải xóa bề mặt ẩn – Chúng ta khơng muốn lãng phí tài ngun máy tính để hiển thị thực thể... dụ: Đổ bóng Xóa bề mặt ẩn • Các thuật tốn xóa bề mặt ẩn – Painter’s algorithm – Z-buffer – BSP tree – Portal culling – Một số thuật tốn khác • Back face culling THUẬT TOÁN NGƯỜI HỌA SỸ - Painter...1 TỔNG QUAN - Xóa bề mặt ẩn • Tại cần phải xóa bề mặt ẩn (Hidden surface removal) – Các kỹ thuật render đòi hỏi tính tốn xác khả