Z-буфер

Алгоритм построчного сканирования, использующий

Алгоритм построчного сканирования

Алгоритмы Варнока, z-буфера и строящий список приоритетов обрабатывают элементы сцены или многоугольники в порядке, который не связан с процессом визуализации. В то же время алгоритмы построчного сканирования, впервые предложенные Уайли, Букнайтом и Уоткинсом, обрабатывают сцену в порядке прохождения сканирующей прямой. Эти алгоритмы оперируют в пространстве изображения.

Сканирующая плоскость определяется точкой наблюдения, расположенной в бесконечности на положительной полуоси z и сканирующей строкой. Пересечение сканирующей плоскости и трёхмерной сцены определяет окно размером в одну сканирующую строку. Задача удаления невидимых поверхностей решается в пределах этого окна, образованного сканирующей плоскостью.

Одним из простейших алгоритмов построчного сканирования, который решает задачу удаления невидимых поверхностей, является специальный случай алгоритма z-буфера. Используемое в этом алгоритме окно визуализации имеет высоту в одну сканирующую строку и ширину во весь экран. Как для буфера кадра, так и для z-буфера требуется память высотой 1 бит, шириной в горизонтальное разрешение экрана и глубиной в зависимости от требуемой точности. Обеспечиваемая точность по глубине зависит от диапазона значений, которые может принимать z.

Концептуально этот алгоритм достаточно прост. Для каждой сканирующей строки буфер кадра инициализируется фоновым значением интенсивности, а z-буфер – минимальным значением z. Затем определяется пересечение сканирующей строки с двумерной проекцией каждого многоугольника сцены, если они существуют. Эти пересечения образуют пары. При рассмотрении каждого пикселя на сканирующей строке в интервале между концами пар его глубина сравнивается с глубиной, содержащейся в соответствующем элементе z-буфера. Если глубина этого пикселя больше глубины из z-буфера, то рассматриваемый отрезок будет текущим видимым отрезком. И, следовательно, атрибуты многоугольника, соответствующего данному отрезку, заносятся в буфер кадра в позиции данного пикселя; соответственно корректируется и z-буфер в этой позиции. После обработки всех многоугольников сцены буфер кадра размером в одну сканирующую строку содержит решение задачи удаления невидимых поверхностей для данной сканирующей строки. Он выводится на экран дисплея в порядке, определяемым растровым сканированием, т.е. слева направо.