ЗНАЕТЕ ИНТУИТ, Лекция, Премахване на невидими повърхности и линии
Проблемът с премахването на невидими линии и повърхности е един от най-интересните и трудни в компютърната графика. Алгоритмите за премахване са да определят линии на ръбове, повърхности или обеми, които са видими или невидими за наблюдателя в дадена точка от пространството.
Необходимостта от премахване на скрити линии, ръбове, повърхности или обеми е илюстрирана на фиг. 6.1. Фигурата ясно показва, че изображението без премахване на скрити линии се възприема двусмислено.
Сложността на проблема с премахването на невидими линии и повърхности е довела до появата на голям брой различни начини за решаването му. Много от тях са насочени към специализирани приложения. Естествено, няма единно (общо) решение на този проблем, подходящо за различни случаи: за всеки отделен случай се избира най-подходящият метод. Например симулацията в реално време изисква бързи алгоритми, докато сложното, реалистично изображение, което включва сенки, прозрачност и текстура, като се вземат предвид ефектите на цветното отражение и пречупване в най-малките нюанси, не е толкова важно за формирането на комплекс реалистичен образ. Тези алгоритми са бавни и често отнемат минути или дори часове. Съществува тясна връзка между скоростта на алгоритъма и детайлите на неговия резултат. Нито един алгоритъм не може да постигне добри резултати за тези две показатели едновременно. Тъй като се създават все по-бързи алгоритми, могат да се изграждат все по-подробни изображения. Задачите от реалния свят обаче винаги ще изискват повече подробности.
Всички алгоритми от този вид включват сортиране по един или друг начин, а основното сортиране се извършва според геометричното разстояние от тялото, повърхността, ръба или точката до наблюдателна точка или равнина на небето. Основната идея зад сортирането по разстояние е, че колкото по-далеч е обектът от точката на наблюдение, толкова по-вероятно е той да бъде напълно или частично закрит от някой от обектите по-близо до точката на наблюдение. След определяне на разстоянията или приоритети в дълбочина остава да се сортира хоризонтално и вертикално, за да се разбере дали въпросният обект действително ще бъде закрит от обект, разположен по-близо до точката на наблюдение. Ефективността на всеки алгоритъм за изтриване силно зависи от ефективността на процеса на сортиране.
Алгоритмите за премахване на скрити линии или повърхности могат да бъдат класифицирани според начина, по който избират координатната система или пространството, в което работят. Алгоритмите на обектното пространство се занимават със световната координатна система, в която тези обекти са описани. В този случай се получават много точни резултати, ограничени, най-общо казано, само от грешката в изчислението. Получените изображения могат да бъдат свободно мащабирани. Алгоритмите за обектно пространство са особено полезни в приложения, където се изисква висока точност. Алгоритмите, работещи в пространството на изображенията, се занимават с координатната система на екрана, на който са изобразени обектите. В този случай точността на изчисленията е ограничена от разделителната способност на екрана.