Пример работы с z-буфером
Сцена представлена тремя объектами _красным, голубым и серым с градиентным цветом. Буфер кадра и Z- буфер изображены однострочными матрицами внизу рисунка. Для наглядности величины глубин, которые будут сохраняться в Z-буфере, будут показываться не числами, а стрелками, при этом длина стрелки изображает числовое значение глубины.
Закрашиваем в кадре пикселы, изображающие красный примитив. Пикселы получают цвет примитива, в Z-буфер занесены глубины соответствующих точек в сцене.
Выводим голубой примитив.. Видно, что три левых точки голубого примитива оказались с меньшей глубиной, чем выведенные ранее точки красного примитива, потому что голубой примитив частично заслоняет собой красный. Эти три пиксела перекрашены с красного цвета в голубой, в Z-буфер этих ячеек занесены новые, меньшие, значения.
Переходим к выводу серого примитива. Здесь намеренно создана ситуация пересечения голубого и серого примитивов. Посмотрим, как алгоритм Z-буфера справится сней.
При выводе серого примитива в кадр попадают изображения его точек, находящихся правее пересечения с голубым примитивом – только у них глубины меньше, чем у точек голубого примитива. Соответственно в ячейки Z-буфера занесены новые меньшие значения.
Итоговая картинка показывает окончательное заполнение кадра и Z-буфера.
Как видим, алгоритм Z-буфера совершенно одинаково обрабатывает ситуации и заслонения одного примитива другим, и «протыкания» одним примитивом другого.
Достоинства алгоритма z-буфера
Простота и универсальность.
Он нечувствителен к сложности сцены.
Легко строятся сечения z=const.
Недостаток алгоритма z-буфера
Повышенный расход оперативной памяти.
Следует заметить, что при постоянно падающей цене на оперативную память компьютеров отмеченный недостаток нивелируется с каждым годом. Это приводит к тому, что алгоритм Z-буфера становится все более доминирующим. Практически во всех видеоконтроллерах сегодня присутствует специальная область памяти под Z-буфер, измеряемая сотнями мегабайт, а сама закраска с его использованием реализуется аппаратно.
ИТОГИ
При малых количествах примитивов сцены предпочтительны объектные алгоритмы удаления невидимых линий и граней, а при сложных сценах – экранные.
Как объектные, так и экранные алгоритмы удаления невидимого потребляют значительный объем компьютерных ресурсов.
Поэтому в современных компьютерах значительная часть этой работы аппаратно реализуется в видеоконтроллерах (в частности, алгоритм Z-буфера).
Как и ОТСЕЧЕНИЕ ПО ВИДИМОМУ ОБЪЕМУ, алгоритмы УДАЛЕНИЯ НЕВИДИМОГО служат повышению скорости вывода в видеоконвейере.
Все эти методы разделяют множество объектов и примитивов сцены на ВИДИМЫЕ (и только они выводятся во вьюпорт) и НЕВИДИМЫЕ, на обработку которых не тратится ни память, ни процессорное время.
11Построение проекций план раздела
Общая классификация проекций.
Виды центральных проекций.
Виды параллельных проекций.
Практическое проецирование
Проецирование – это четвертая операция видеоконвейера. Ее задача – получить из 3хмерной сцены, оставшейся внутри видимого объема после предыдущих операций, 2-мерное изображение, пригодное для отображения в визуальный порт («вьюпорт») на экране компьютера.
Напомним, что в качестве плоскости проекции принято использовать ближнюю к наблюдателю фронтальную плоскость видимого объема. Точки примитивов отображаются на нее прямолинейными лучами – проекторами, которые (при центральном проецировании) сходятся в точке наблюдения (фокусе объектива камеры). Как будет видно из последующего материала, это случай центральной плоской геометрической проекции.
Как частный случай возможна параллельная плоская геометрическая проекция – когда видимый объем имеет форму прямоугольного параллелепипеда, а проекторы есть параллельные прямые, параллельные оси Ze.