Τι είναι ο αλγόριθμος απομάκρυνσης πίσω προσώπου στα γραφικά του υπολογιστή;

Ο αλγόριθμος απομάκρυνσης πίσω προσώπου είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται στα γραφικά των υπολογιστών για τη βελτίωση της απόδοσης απόδοσης απορρίπτοντας πολύγωνα που δεν είναι ορατά στον θεατή. Εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι τα πολύγωνα που αντιμετωπίζουν μακριά από τον θεατή είναι κρυμμένα από εκείνους που αντιμετωπίζουν προς τον θεατή, υποθέτοντας ένα μη διαφανές, αδιαφανές αντικείμενο. Επομένως, ο υπολογισμός της σκίαση και η απόδοση αυτών των πολυγώνων που αντιμετωπίζουν πίσω είναι περιττή.

Δείτε πώς λειτουργεί:

1. Ορισμός της κατεύθυνσης προβολής: Δημιουργείται ένας φορέας κατεύθυνσης προβολής (συχνά απλώς ο αρνητικός άξονας z σε ένα τυποποιημένο σύστημα συντεταγμένων). Αυτό αντιπροσωπεύει την κατεύθυνση από την οποία ο θεατής εξετάζει τη σκηνή.

2. Υπολογισμός του κανονικού φορέα του πολυγώνου: Κάθε πολύγωνο στο μοντέλο 3D έχει ένα κανονικό διάνυσμα. Αυτός ο φορέας είναι κάθετος στην επιφάνεια του πολυγώνου και δείχνει προς τα έξω. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να υπολογιστεί αυτό, που συχνά περιλαμβάνουν το σταυροειδές προϊόν δύο άκρων του πολυγώνου.

3. Προσδιορισμός προσανατολισμού πολυγώνου: Ο αλγόριθμος συγκρίνει την κατεύθυνση του κανονικού φορέα του πολυγώνου με τον φορέα κατεύθυνσης προβολής. Αυτό γίνεται συνήθως μέσω του προϊόντος DOT:

* Προϊόν DOT> 0: Ο κανονικός φορέας δείχνει γενικά προς τον θεατή. Αυτό είναι ένα * πολυγώνι * που βλέπει στο μπροστινό μέρος. Θα πρέπει να αποδοθεί.

* Προϊόν DOT <0: Τα κανονικά σημεία φορέα γενικά μακριά από τον θεατή. Αυτό είναι ένα * πολυγώνι * που βλέπει πίσω. Θα πρέπει να αφαιρεθεί (σφυροκόπησε).

* dot προϊόν ≈ 0: Το πολύγωνο είναι παράλληλο προς την κατεύθυνση προβολής. Ο χειρισμός αυτής της υπόθεσης μπορεί να ποικίλει. Μπορεί να καταστεί ή να σφυροκοπηθεί ανάλογα με την εφαρμογή.

4. Με βάση το αποτέλεσμα του προϊόντος DOT, απορρίπτονται τα πολύγωνα που προσφέρουν στην πλάτη. Το renderer επεξεργάζεται μόνο τα πολύγωνα που προσφέρουν το μπροστινό μέρος, μειώνοντας σημαντικά τον φόρτο εργασίας απόδοσης.

Πλεονεκτήματα:

* Βελτιωμένη απόδοση: Ο αλγόριθμος μειώνει σημαντικά τον αριθμό των πολυγώνων που πρέπει να υποβληθούν σε επεξεργασία, οδηγώντας σε ταχύτερους χρόνους απόδοσης, ειδικά για πολύπλοκες σκηνές με πολλά πολύγωνα.

* Μειωμένο εύρος ζώνης μνήμης: Λιγότερα δεδομένα πρέπει να μεταφερθούν στην κάρτα γραφικών για επεξεργασία.

Μειονεκτήματα:

* Λανθασμένα αποτελέσματα με αντικείμενα μη-Convex: Η σφαγή πίσω προσώπου μπορεί να παράγει λανθασμένα αποτελέσματα εάν το αντικείμενο δεν είναι κυρτό (δηλ., Έχει κοίλα μέρη). Σε τέτοιες περιπτώσεις, ορισμένα πολυγώνια που αντιμετωπίζουν μπροστά μπορεί να κρυμθούν πίσω από πίσω. Ένας πιο εξελιγμένος αλγόριθμος όπως το z-buffer είναι απαραίτητο σε αυτές τις καταστάσεις για την επίλυση των κρυφών επιφανειακών προβλημάτων.

* Δεν χειρίζεται τη διαφάνεια: Αυτή η μέθοδος δεν λειτουργεί για διαφανή αντικείμενα, καθώς τα πίσω πρόσωπα μπορεί να είναι ακόμα ορατά μέσω των διαφανών εμπρόσθιων προσώπων.

* Δεν χειρίζεται πολύ ταγωτικά δύο όψεων: Ορισμένα πολύγωνα μπορεί να χρειαστεί να είναι ορατά και από τις δύο πλευρές και η σφαγή πίσω προσώπου θα απομακρύνει εσφαλμένα τη μία πλευρά.

Συνοπτικά, η απομάκρυνση του πίσω-προσώπου είναι μια απλή και αποτελεσματική τεχνική για τη βελτίωση της απόδοσης της απόδοσης στα γραφικά των υπολογιστών, προσδιορίζοντας και απορρίπτοντας τα αόρατα πολυγώνια. Ωστόσο, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τους περιορισμούς του και να το συνδυάσουμε με άλλες τεχνικές, όπως το z-buffering, για πλήρη και ακριβή απόδοση σε πολύπλοκες σκηνές.