GKIW Moduł 7

---

---

Problem rozstrzygania widoczności Problem eliminacji elementów zasłoniętych (zwany także problemem rozstrzygania widoczności lub problemem wyznaczania powierzchni widocznych) polega na określeniu, które fragmenty obiektów sceny mogą być widoczne przez wirtualną kamerę (przez obserwatora). Problem wydaje się nam banalny, ale aby w wirtualnym świecie zaszło naturalne dla naszego widzenia zasłanianie jednych obiektów przez drugie, to trzeba to opisać odpowiednim algorytmem. Jest to przykład problemu, dla którego nie jest znane jedno, uniwersalne rozwiązanie. Generalnie rzecz biorąc, zadanie to można traktować jako szeroko rozumiany problem sortowania. Z punkt widzenia obserwatora obiekty leżące dalej są zasłonięte przez obiekty leżące bliżej. Niestety to proste stwierdzenie nie przekłada się na równie prosty algorytm. Już samo określenie „jeden obiekt leżący dalej od drugiego” może prowadzić do niejednoznaczności, gdyż trudno przypisać jedną miarę odległości obiektowi zajmującemu pewien obszar w przestrzeni. Jak więc porównać położenia tych obiektów, a tym bardziej wyciągnąć wnioski o ich wzajemnym zasłanianiu. W skrajnym przypadku można wyobrazić sobie sytuację, że dwa obiekty zasłaniają się w taki sposób, że każdy jest częściowo zasłonięty przez drugi z nich. Do tego relacja częściowego zasłaniania nie jest relacją przechodnią. A zatem wyciągnięcie właściwego wniosku dotyczącego zasłaniania na podstawie wzajemnego położenia obiektów jest zadaniem trudnym. Znanych jest bardzo wiele różnych algorytmów rozstrzygania widoczności. W latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX wieku powstało ich rzeczywiście dużo. Warto wspomnieć przynajmniej o kilku z nich.

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Zorientowanie ściany I Rozpatrzmy przypadek wielościanu wypukłego. Jest to jeden z przykładów problemu eliminacji elementów zasłoniętych, dla którego można pokazać kilka efektywnych i jednocześnie prostych algorytmów. Można zauważyć, że jeżeli na scenie jest dowolny wielościan wypukły (ale tylko jeden !), to wnioskowanie o widoczności jego elementów jest dość proste. Traktując taką scenę jako zbiór wielokątów (z których każdy jest oczywiście ścianą wielościanu), można ten zbiór podzielić na trzy grupy: 1. Wielokąty widoczne przez obserwatora (wielokąty przednie). 2. Wielokąty niewidoczne – zasłonięte (wielokąty tylne). 3. Wielokąty, których rzut jest odcinkiem. Wielokąty ostatniej grupy są pomijalne, odpowiednie odcinki zostaną i tak narysowane jeśli pojawią się wielokąty widoczne. W pierwszej i drugiej grupie występują wielokąty, które w całości podlegają określonym zasadom widoczności i przynależności do grupy. Nie może zachodzić przypadek, że tylko część wielokąta jest widoczna (a druga część zasłonięta). A zatem rozwiązanie zadania wybór elementów widocznych w przypadku wielościanu wypukłego sprowadza się do określenia zbioru wielokątów należących do pierwszej grupy. I one powinny być (w całości) narysowane. Można pokazać trzy (co najmniej) różne sposoby rozwiązanie tak zdefiniowanego zdania. Pierwszy sposób (Rozwiązanie A) polega na analizie położenia obiektów w przestrzeni. Definiowane są określone wektory a następnie jest wyznaczany iloczyn skalarny tych wektorów. Znak tego iloczynu określa przynależność do określonej grupy. Zwróćmy uwagę na fakt, że w tym przypadku nie ma w ogóle mowy o jakimkolwiek rzucie. Położenie obserwatora w przestrzeni w zupełności wystarczy.

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Zorientowanie ściany II Rozwiązanie B korzysta z informacji zarówno pochodzących z przestrzeni obiektu (sceny), jak i z informacji jakie dostarcza rzut. – Porównywane jest zorientowanie ściany obiektu (w przestrzeni obiektu) i zorientowanie rzutu ściany (w przestrzeni rzutu). Jeśli oba zorientowania są jednakowe, to ściana jest widoczna (przednia).

---

---

---

---

---

---

---