Eliminaci

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Eliminación de Superficies Ocultas
Laboratorio de Computación Grafica Universidad
Central de Venezuela

• Ernesto Coto

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Contenido

• Introducción
• Back-Face Culling
• Eliminación por pirámide visualización
• Eliminación por nivel de detalle
• Eliminación por oclusión
• Eliminación usando portales
• Z-Buffering

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Conocimientos Previos

• Objetos 3D
• Despliegue de Objetos en 3D
• Pipeline Gráfico
• OpenGL

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Introducción

• Técnica de aceleración de despliegue de escenas
• Evita el despliegue innecesario de geometrías que
  no pueden ser vistas por el observador

visible
No visible
Ojo
No visible
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Introducción

• Por qué tomarse la molestia?
• Las geometrías fuera del campo de visión son
  cortadas por el hardware
• El hardware también puede manejar ocultamiento de
  superficies
• La respuesta es obvia
• Eficiencia !!!
• A pesar de las capacidades del hardware podrían
  procesarse muchas primitivas innecesarias

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Introducción

• Por qué no desplegar todo?
• Limitaciones en el número de polígonos
• Limitaciones de memoria
• Limitaciones en la velocidad de transferencia de
  los buses
• Mientras más temprano se eliminen los objetos
  ocultos mejor !!!

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Introducción

• Niveles de Eliminación
• Nivel de Píxel
• Nivel de Polígono
• Nivel de Objeto
• Nivel del Mundo

Ojo
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Back-Face Culling

• Eliminación a nivel de Polígono
• Idea Las caras traseras de objetos cerrados y no
  transparentes no pueden ser vistas directamente

Ojo
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Back-Face Culling

• Implementación sencilla
• Elimina un alto porcentaje de polígonos

Ojo
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Back-Face Culling

• Use los vértices para obtener la normal
• Los vértices de los polígonos deben estar
  ordenados en dirección contraria a las agujas del
  reloj

N ba x bc
c
b
a
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Eliminación por Pirámide de Visualización

• Eliminación a nivel de Mundo y de Objeto
• Los objetos que están fuera de la pirámide de
  visualización no se procesan

far
near
Ojo
Pirámide de Visualización (Viewfrustrum)
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Eliminación por Pirámide de Visualización

• Se utilizan Volúmenes Delimitadores (VD) para
  acelerar

Ojo
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Eliminación por Pirámide de Visualización

• Utilice un enfoque jerárquico para acelerar aun
  más

Raíz
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Eliminación por nivel de Detalle

• Eliminación a nivel de Mundo y de Objeto
• Los objetos que aportan poco a la escena pueden
  ser omitidos

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Eliminación por nivel de Detalle

• No hay casi diferencia, pero el despliegue es
  mucho mas rápido

Con eliminación
Sin eliminación
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Eliminación por Oclusión

• Eliminación a nivel de Mundo y de Objeto
• Los objetos completamente ocluidos por otros
  objetos, se eliminan
• Difícil de resolver

Ojo
Imagen Final
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Eliminación por Oclusión

• Procesar los objetos del frente hacia atrás
• Mantener un horizonte de oclusión

Horizonte de oclusión
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Eliminación por Oclusión

• Para procesar un nuevo objeto
• Calcular caja de proyección alineada a los ejes
• Comparar contra el horizonte de oclusión

Eliminado !!!
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Eliminación por Oclusión

• Cuando un objeto se considere visible
• Agregue su poder de oclusión al horizonte

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Eliminación usandoPortales

• Usado en modelos arquitectónicos
• Las paredes son oclusores
• Cuartos y pasillos son celdas
• Puertas y ventanas son portales
• Dado un punto de vista, se calcula el Conjunto
  Potencialmente Visible (CPV) de objetos

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Eliminación usandoPortales
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Eliminación usandoPortales

• Excelente para escenas interiores
• Excelente para escenas urbanas con grandes
  oclusores
• Deficiente para escenas generales con oclusores
  pequeños
• La identificación de los portales y las celdas
  generalmente es manual

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Z-Buffering

• Eliminación a nivel de píxel
• Se mantiene un buffer de profundidades del tamaño
  de la imagen
• El buffer contiene la profundidad de los píxeles
  más cercanos al ojo que se hayan dibujado

Ojo
En buffer
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Z-Buffering

• Para (cada cara F)
• Para (cada píxel (x,y) en la cara)
• profundidad profundidad de F en (x,y)
• si (profundidad lt dxy)
• //F es el más cercano hasta ahora
• c color de F en (x,y)
• pintar el píxel (x,y) de color c
• dxy profundidad
• //actualizar el buffer

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Z-Buffering
Buffer de color
Buffer de profundidad
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Z-Buffering

• Implementación
• Detalle clave Es innecesario calcular la
  profundidad de cada uno de los píxeles
• En lugar de eso calcule la profundidad de los
  vértices del polígono e interpole linealmente la
  profundidad de los píxeles internos
• Posible problema Z-Fighting

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Z-Buffering

• La interpolación de los valores de las
  profundidades de los píxeles usando los vértices
  es sencilla
• Costoso para escenas simples pero excelente para
  escenas complejas
• Es necesario gastar más memoria
• Frecuentemente en hardware

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Resumen

• Concepto de Eliminación de Superficies Ocultas
• Motivación
• Niveles de Eliminación
• Técnicas conocidas de Eliminación de Superficies
  Ocultas

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Bibliografía

• Foley, James D. van Dam, Andries Feiner,
  Steven K. Hughes, Jhon F. Computer Graphics
  Principles and Practice in C. 2da Edición.
  Addison Wesley Professional.1996.
• Moller, Tomas Haines, Eric. Real-Time
  Rendering. A.K. Peters, Ltd. 1999.
• Sudarsky, Oded Gotsman, Craig. Dynamic Scene
  Occlusion Culling. IEEE Transactions on
  Visualization and Computer Graphics, vol. 5, no.
  1, pp. 13-29, Enero-Marzo 1999.
• Sutherland, I. E. Sproull, R. F. Schumacker,
  R. A.. A Characterization of Ten Hidden-Surface
  Algorithms. ACM Computing Surveys, vol. 6, num.
  1, pp. 1-55. Marzo, 1974.

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Preguntas