Điều gì chính xác gây ra một bề mặt chồng lên nhau?

Tôi thực sự không thể tìm ra nguyên nhân khiến một bề mặt chồng lên nhau. Trong một công cụ 3D tôi đang tạo, kỹ thuật của tôi bị lỗi trong các trường hợp cạnh.

Phương pháp của tôi là sắp xếp các bề mặt được sơn từ xa nhất đến gần nhất. Để xác định mức độ gần gũi, tôi đang so sánh các giá trị z trung bình. Tuy nhiên, đôi khi, một bề mặt chồng lấp có giá trị z trung bình cao hơn bề mặt chồng lấp. Do đó, bề mặt xa hơn được vẽ trên bề mặt gần hơn - dẫn đến kết xuất kỳ quái như thế này:

Những gì người ta có nghĩa là chỉ nhìn thấy mặt trước màu tím của khối lập phương, trong khi mặt màu đỏ được sơn lên trên mặt màu tím. Giá trị z trung bình của bề mặt màu tím cao hơn và do đó 'xa hơn'. Vì vậy, tôi có một số nghi ngờ về việc liệu kỹ thuật này là chính xác.

Những gì tôi cũng đã cố gắng là đưa khoảng cách từ máy ảnh (tức là nguồn gốc) lên bề mặt, nhưng sau đó tôi cần một điểm. Tôi đã chọn giữa mỗi bề mặt nhưng điều này dường như không phải lúc nào cũng hoạt động vì không phải tất cả các bề mặt đều lớn như nhau.

Vì vậy, một cách đáng tin cậy để xác định thứ tự đóng của các bề mặt đối với nguồn gốc là gì?

Có vẻ như bạn đang cố gắng thực hiện Thuật toán Họa sĩ . Tôi đoán bạn đang cố gắng viết rasteriser từ đầu như một bài tập học tập, vì hầu hết phần cứng 3D hiện đại sử dụng những gì Bart đã đề cập (bộ đệm Z / Depth). Để thuật toán họa sĩ hoạt động trong mọi trường hợp, bạn cần chuẩn bị chia nhỏ các bề mặt khi chúng được hiển thị để giải quyết các tình huống có thể xảy ra (chẳng hạn như vấn đề đa giác chồng chéo được hiển thị trên trang Wikipedia).

Bằng cách hiển thị từ xa nhất đến gần nhất, bạn cũng dành thời gian kết xuất các pixel mà sau này có thể bị các đa giác khác chặn lại, khi bạn bắt đầu đặt họa tiết và đổ bóng phức tạp lên các đa giác sẽ làm lãng phí các chu kỳ quý giá. Đây là lý do phần cứng hiện đại muốn bạn kết xuất từ ​​trước ra sau, sử dụng bộ đệm độ sâu để xác định xem pixel sẽ được hiển thị có xa hơn so với pixel trên màn hình hay không (và do đó có thể bị loại bỏ).

Ngay cả với hầu hết các phần cứng tăng tốc hiện đại, bạn vẫn sẽ cần sắp xếp và kết xuất từ ​​trước ra trước bất kỳ đa giác bán trong suốt nào, chỉ hiển thị điều này một khi tất cả các đa giác mờ đã được hiển thị.

Những gì bạn có là một vấn đề tầm nhìn . Một giải pháp là sử dụng bộ đệm z .

Sắp xếp các mặt theo giá trị z trung bình của chúng không hoạt động, bởi vì giá trị z trung bình không cung cấp thông tin về giá trị z thực tế của các đỉnh hoặc thậm chí các pixel bề mặt.

Ví dụ (cảnh báo, nghệ thuật ASCII phía trước):

          /
         /
cam     /
-->    / 
      /
     /--       <--B
    /
    ^--A

Có hai mặt A và B. Từ góc nhìn của máy ảnh A ở phía trước B. Tuy nhiên, giá trị z trung bình của B nhỏ hơn. Hãy xem xét các giá trị z khác:

• giá trị z tối thiểu của A là 4
• giá trị z tối đa của A là 11
• do đó giá trị z trung bình của A là 7,5
• giá trị z tối thiểu của B là 6
• giá trị z tối đa của B là 8
• do đó giá trị z trung bình của B là 7

Bạn có thể cố gắng sắp xếp chúng theo các giá trị z tối thiểu của chúng nhưng cũng có trường hợp nó không hoạt động. Không có cách nào để sắp xếp chính xác các mặt tùy ý bằng cách chỉ sử dụng một giá trị z.

Trong thuật toán của Newell http://en.wikipedia.org/wiki/Newell 's_alacticm những gì bạn làm là sắp xếp các phạm vi tối thiểu / tối đa của các giá trị z. Nếu phạm vi của hai mặt không trùng nhau, bạn có thể biết chắc chắn mặt nào ở phía trước. Nếu họ làm, đôi khi bạn hoàn toàn phải chia khuôn mặt. Đôi khi nó sẽ đủ để raytrace mỗi đỉnh cho tắc hoặc một số kỹ thuật khác.

Thật tốt khi bạn đang học về kết xuất bằng cách thực hiện. Thanh danh. Trong trường hợp này, không có giải pháp "thuật toán họa sĩ", thay vì cố gắng khắc phục bằng cách sắp xếp, trên PS1, chúng tôi thường cố gắng giữ các đa giác có cùng kích thước khi chúng ở cạnh nhau (mà bạn đang làm như xa như tôi có thể nói), và backface cull (điều mà bạn không làm)

Loại bỏ backface đang kiểm tra bề mặt bình thường trong không gian màn hình để tìm hướng của nó (chỉ cần lấy dấu của phần tử độ sâu từ không gian màn hình biến đổi bình thường (trong trường hợp của chúng tôi là z của bình thường) hoặc sản phẩm chéo của hai vectơ của tam giác tức là chéo (v1-v0, v2-v0))

Nếu bạn thực hiện loại bỏ backface, bạn cũng sẽ giảm số lần rasterising bạn đang làm .. thắng gấp đôi.