Hidden-surface determination (original) (raw)
Das Sichtbarkeitsproblem ist beim Rendern in der Computergrafik die Fragestellung, welche Teile von Oberflächen in einer 3D-Szene bei der Projektion auf die zweidimensionale Anzeigefläche sichtbar sind. Als Verdeckungsberechnung oder Sichtbarkeitsentscheid wird dementsprechend ein Vorgehen bezeichnet, mit dem nicht sichtbare Oberflächen erkannt und aussortiert werden und so das Sichtbarkeitsproblem gelöst wird. Das Sichtbarkeitsproblem war eines der ersten wichtigen Probleme der Computergrafik.
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| dbo:abstract | Das Sichtbarkeitsproblem ist beim Rendern in der Computergrafik die Fragestellung, welche Teile von Oberflächen in einer 3D-Szene bei der Projektion auf die zweidimensionale Anzeigefläche sichtbar sind. Als Verdeckungsberechnung oder Sichtbarkeitsentscheid wird dementsprechend ein Vorgehen bezeichnet, mit dem nicht sichtbare Oberflächen erkannt und aussortiert werden und so das Sichtbarkeitsproblem gelöst wird. Das Sichtbarkeitsproblem war eines der ersten wichtigen Probleme der Computergrafik. Die Verdeckungsberechnung ist zum korrekten Rendern einer 3D-Szene notwendig, weil Oberflächen, die für den Betrachter nicht sichtbar sind, auch nicht dargestellt werden sollten. Viele Verfahren beschleunigen zusätzlich das Rendern, weil nicht sichtbare Oberflächen von der weiteren Verarbeitung durch die Grafikpipeline ausgeschlossen werden können. (de) En gráficos por computadoras la determinación de las caras ocultas (HSR por sus siglas en inglés), también conocida como determinación de las superficies visibles (VSD), es el proceso usado para determinar que superficies y partes de superficies son visibles o no desde algún punto de observación. Desde el inicio de los gráficos por computadora, muchas investigaciones se han enfocado en la obtención de realismo físico en la imagen generada. Sin embargo generar imágenes realistas tiene un precio. Los algoritmos para alcanzar estos resultados son costosos en el sentido computacional, razón por la que hasta hace unos pocos años solo podían incluirse en supercomputadoras o computadoras con hardware gráfico de carácter muy específico. Durante mucho tiempo las simulaciones tridimensionales, o se hacían en las computadoras antes mencionadas, o los programadores y diseñadores tenían que hacer un esfuerzo extraordinario para lograr que quien emplease la tecnología sobre una computadora de prestaciones comunes, no se sintiese defraudado por el bajo nivel de los gráficos. Hoy día existe una situación diferente. La posibilidad de presentar gráficos en tiempo real es una realidad para las computadoras personales. Un resultado importante, ha sido la aparición de tarjetas aceleradoras gráficas. Estos dispositivos descargan, de manera considerable, el trabajo que hasta este momento se realizaba en el microprocesador de la computadora (CPU) a través de procesos gráficos implementados en software (software rendering). La selección por visibilidad ha sido un problema esencial en gráficos por computadora desde sus inicios. Una variedad de algoritmos de HSR fueron desarrollados en los años 70, para resolver el problema de la determinación de secciones visibles de los objetos en la imagen final. El problema en la actualidad se considera resuelto y para la mayoría de las aplicaciones interactivas el algoritmo de selección es el: z buffer. En la actualidad el tema es retomado por la imposibilidad de representar grandes bases de datos 3D en tiempo real. Las mejoras que se han realizado al hardware, no resuelven este problema, ya que el aporte nunca será suficiente ante el crecimiento de las bases de datos 3D. La solución a este problema es tener un gasto de cálculo solo para lo que será finalmente representado y no en dependencia de todos los datos de entrada. Lo anterior es conocido como sensibilidad a la salida (output sensitivity). De esta forma, es posible, representar escenas con alto número de polígonos, cumpliendo con las exigencias de tiempo real. (es) In 3D computer graphics, hidden-surface determination (also known as shown-surface determination, hidden-surface removal (HSR), occlusion culling (OC) or visible-surface determination (VSD)) is the process of identifying what surfaces and parts of surfaces can be seen from a particular viewing angle. A hidden-surface determination algorithm is a solution to the visibility problem, which was one of the first major problems in the field of 3D computer graphics. The process of hidden-surface determination is sometimes called hiding, and such an algorithm is sometimes called a hider. When referring to line rendering it is known as hidden-line removal. Hidden-surface determination is necessary to render a scene correctly, so that one may not view features hidden behind the model itself, allowing only the naturally viewable portion of the graphic to be visible. (en) Un Potentially Visible Set est une technique utilisée pour accélérer le rendu des environnements en trois dimensions. C'est une forme de détermination des surfaces cachées (ou occlusion culling), basée sur des groupes de zones de l'espace (ou directement des groupes d'objets ou polygones) potentiellement visibles pré-calculés, puis lus à l'exécution pour avoir rapidement une estimation des zones et/ou polygones potentiellement visibles. Le terme PVS est parfois utilisé pour faire référence à tout type d'occlusion culling (sachant que c'est toujours ce que ces algorithmes calculent), bien qu'on l'emploie le plus souvent pour parler d'un culling d'occlusion basé sur des listes pré-calculées de relations de visibilité entre des régions de l'espace. Afin de faire cette association, l'espace où évolue la caméra est subdivisé en régions (en général convexes) et un PVS est calculé pour chaque région. Quelle que soit la structure spatiale utilisée (bsp, octree, bvh, etc.) la plupart des algorithmes de calcul de pvs nécessitent de convertir temporairement les zones de l'espace en "secteurs" (zones définies par des polygones, les polygones à travers lesquels on peut voir sont appelés « portails »). (fr) Nella computer grafica 3D, la determinazione della superficie nascosta (conosciuta anche come hidden surface removal (HSR), occlusion culling (OC) o visible surface determination (VSD)) è il processo utilizzato per determinare quali superfici e zone di superficie non sono visibili da un certo punto di vista. Un algoritmo di determinazione della superficie nascosta è la soluzione al problema della visibilità, che è stato uno dei problemi più importanti nel campo della computer grafica 3D. Il processo di determinazione della superficie nascosta è a volte chiamato hiding, e così un algoritmo è a volte chiamato hider. L'analogo per il rendering delle linee è l'hidden line removal. La determinazione della superficie nascosta è necessaria per renderizzare un'immagine correttamente, cosicché non si possa "guardare attraverso i muri" nella realtà virtuale. (it) Usuwanie niewidocznych powierzchni – w grafice trójwymiarowej jeden z pierwszych etapów poprzedzających wyświetlanie obrazów, w którym określa się, które z obiektów umieszczonych na scenie są w danym rzucie widoczne (w całości lub tylko częściowo). Jest to bardzo ważne zagadnienie ze względu na efektywność generowania obrazów – można wyobrazić sobie, że na scenie umieszczone są setki tysięcy czy nawet dziesiątki milionów obiektów, ale przeważnie obserwowany jest tylko niewielki fragment sceny, a zatem widoczny jest niewielki odsetek wszystkich obiektów. Z tego też względu nie ma potrzeby, aby w ogóle przeznaczać czas i pamięć na przetwarzanie niewidocznych obiektów. Poniżej opisanych jest kilka powszechnie znanych metod. (pl) |
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