Tema 4. Visibilidad

4 Profesor: Miguel Chover Ingeniería Técnica en Diseño Industrial (3er. curso) Visibilidad Visibilidad 1. Visibilidad 2. Técnicas de aceleración 2Informática Gráfica - ITDI Inf Inf or or m má á tic tic a a Gr Gr á áfi fi ca ca Visibilidad Visibilidad •Modelo conceptual del proceso de visualización 3D – La eliminación de caras o líneas ocultas es un proceso costoso que puede afrontarse desde dos puntos de vista: •Desde el espacio del objeto •Desde el espacio de la imagen Recortado contra el volumen de la vista Recortado contra el volumen de la vista Eliminación de caras o líneas ocultas Eliminación de caras o líneas ocultas Proyección sobre el plano de proyecciones Proyección sobre el plano de proyecciones Coordenadas de los objetos del mundo real 3D Coordenadas del mundo real recortadas Coordenadas proyectadas Coordenadas visibles 3Informática Gráfica - ITDI Inf Inf or or m má á tic tic a a Gr Gr á áfi fi ca ca Visibilidad Visibilidad •Espacio de los objetos vs. Espacio de la Imagen – Coste del algoritmo: nxn vs. nxp. – Complejidad de la operación fundamental: Intersección polígono-polígono vs. recta-polígono. – Precisión del algoritmo: comportamiento frente a cambios en la resolución ESPACIO DEL OBJETO para cada objeto en la escena determinar partes visibles comparándolo con el resto dibujar partes visibles ESPACIO DE LA IMAGEN para cada pixel en la imagen determinar objeto visto más cercano dibujar pixel al color apropiado Espacio del objeto (x,y,z) Espacio de la imagen (x’,y’) 4Informática Gráfica - ITDI Inf Inf or or m má á tic tic a a Gr Gr á áfi fi ca ca Visibilidad Visibilidad •Los algoritmos de eliminación de líneas ocultas – No dibujan las líneas ocultas – les asignan diferentes intensidades dependiendo de la profundidad – las dibujan punteadas •Aproximación directa – Comparar cada línea con cada superficie – Similar a aplicar un algoritmo de recortado – En caso de que los puntos que definen la línea tengan diferentes profundidades es necesario calcular el punto de intersección 5Informática Gráfica - ITDI Inf Inf or or m má á tic tic a a Gr Gr á áfi fi ca ca Visibilidad Visibilidad •Ordenación en Z (Algoritmo del pintor) – Espacio del objeto – Preproceso •Creación de lista ordenada en profundidad decreciente – Proceso •¿Es posible dibujar el primero? •Resolución de ambigüedades •Conversión de atrás a delante – Resolución de ambigüedades (P no tapa a Q) •No hay solapamiento en x •No hay solapamiento en y •P totalmente en semiespacio invisible de Q •Q totalmente en semiespacio visible de P •No hay solapamiento de proyecciones – Casos conflictivos •solapamiento cíclico y intersecciones de polígonos •sección innecesaria Solapamiento cíclico y x z x Sección innecesaria Q Q P P 6Informática Gráfica - ITDI Inf Inf or or m má á tic tic a a Gr Gr á áfi fi ca ca Visibilidad Visibilidad •Trazado de rayos (raytracing) – Espacio de la imagen. – Proceso •Trazar visual por el centro de cada pixel •Calcular intersecciones •Elegir la más próxima – Intersecciones •Cuello de botella •Tipos de objetos: – cuádricas: resolución de ecuación de 2º grado – polígonos: criterio de interioridad punto en polígono – generalizable siempre que exista un método de cálculo de la intersección rayo-objeto – Aumento de la eficiencia •Volúmenes de encaje (jaulas) – Extensión •iluminación global (cálculo de reflexiones y refracciones) 7Informática Gráfica - ITDI Inf Inf or or m má á tic tic a a Gr Gr á áfi fi ca ca Visibilidad Visibilidad •Z-Buffer – Espacio de la imagen – Asociación Z-Buffer con Mapa de pixeles – Preproceso •Inicialización memoria – Proceso •Conversión desordenada de polígonos •Comprobación de cercanía y actualización – Características destacables •No precisa ordenación •Maneja todo tipo de escenas •Dimensión de la memoria •Implementación hardware •Aproximación lineal con el número de polígonos – Extensiones •Mezclado de imágenes S2 S3 S1 (x,y) z x y 8Informática Gráfica - ITDI Inf Inf or or m má á tic tic a a Gr Gr á áfi fi ca ca Visibilidad Visibilidad •A-Buffer – Espacio de la imagen – Variante del Z-Buffer que contempla la concurrencia de varias superficies sobre el mismo pixel – Cálculo del color del pixel de atrás hacia adelante P1 ·P2 · P1: - RGB - % Opacidad = op - % Area cubierta = ac -z - otros 9Informática Gráfica - ITDI Inf Inf or or m má á tic tic a a Gr Gr á áfi fi ca ca T Té écnicas de aceleraci cnicas de aceleració ón n •Ordenación – comparaciones en profundidad •Coherencia – Objeto: Comparación de objetos no de caras – Superficie: Conservación de propiedades dentro de la misma. – Profundidad: Cálculos incrementales. Cercanía de profundidad de puntos de una misma superficie. •Transformación perspectivaparalela – Ahorra cálculos y homogeiniza el proceso de visibilidad •Contenedores – En 1D: Intervalos en z – En 2D: Cajas de proyección – En 3D: Contenedor convexo z x y