Oříznutí (počítačová grafika) - Clipping (computer graphics)

Oříznutí je v kontextu počítačové grafiky metoda pro selektivní povolení nebo zakázání operací vykreslování v definované oblasti zájmu . Matematicky lze výřez popsat pomocí terminologie konstruktivní geometrie . Rendering Algoritmus čerpá pouze obrazové body v průsečíku mezi oblastí klipu a modelem scény. Čáry a povrchy mimo objem pohledu (aka frustum) jsou odstraněny.

Oblasti klipu jsou běžně specifikovány pro zlepšení výkonu vykreslování. Dobře zvolený klip umožňuje rendereru ušetřit čas a energii přeskočením výpočtů souvisejících s pixely, které uživatel nevidí. Pixely, které budou nakresleny, jsou v oblasti klipu. Pixely, které se nebudou kreslit, jsou mimo oblast klipu. Více neformálně se o pixelech, které nebudou vykresleny, říká, že jsou „oříznuty“.

Ořezávání ve 2D grafice

Ve dvourozměrné grafice lze definovat oblast klipu tak, aby se pixely kreslily pouze uvnitř hranic okna nebo rámečku. Clip regiony lze také použít k selektivní kontrole vykreslování pixelů pro estetické nebo umělecké účely. V mnoha implementacích je konečná oblast klipu složená (nebo průsečík) jednoho nebo více tvarů definovaných aplikací, stejně jako jakákoli hardwarová omezení systému

V jedné ukázkové aplikaci zvažte program pro úpravu obrázků. Uživatelská aplikace může obrázek vykreslit do výřezu. Když uživatel zvětšuje a posouvá zobrazení menší části obrázku, aplikace může nastavit hranici klipu, aby se pixely mimo výřez nevykreslovaly. Kromě toho GUI widgety , překryvy a další okna nebo rámce může vést k nejasnosti některé pixelů z původního obrazu. V tomto smyslu je oblast klipu složena z aplikačně definovaného „uživatelského klipu“ a „klipu zařízení“ vynuceného implementací softwaru a hardwaru systému. Aplikační software může využít výhod těchto informací o klipu, aby ušetřil výpočetní čas, energii a paměť a vyhnul se práci související s pixely, které nejsou viditelné.

Ořezávání ve 3D grafice

Pohled na komolici s rovinami blízké a vzdálené svorky. Vykreslí se pouze stínovaný svazek.

V trojrozměrné grafice lze terminologii ořezávání použít k popisu mnoha souvisejících funkcí. „Ořezávání“ obvykle odkazuje na operace v rovině, které pracují s obdélníkovými tvary, a „vyřazování“ odkazuje na obecnější metody selektivního zpracování prvků modelu scény. Tato terminologie není rigidní a přesné použití se u mnoha zdrojů liší.

Mezi prvky modelu scény patří geometrická primitiva: body nebo vrcholy; úsečky nebo hrany; mnohoúhelníky nebo tváře; a více abstraktních modelových objektů, jako jsou křivky, splajny, povrchy a dokonce i text. Ve složitých modelech scén mohou být jednotlivé prvky selektivně deaktivovány (oříznuty) z důvodů včetně viditelnosti ve výřezu ( frustum culling ); orientace ( utlumení pozadí ), zatemnění jinými prvky scény nebo modelu ( utlumení okluze , oříznutí hloubky nebo „z“). K efektivní detekci a provádění takového ořezávání existují sofistikované algoritmy. Mnoho optimalizovaných metod ořezávání závisí na konkrétní logice hardwarové akcelerace poskytované jednotkou grafického zpracování (GPU).

Koncept ořezávání lze rozšířit na vyšší rozměrnost pomocí metod abstraktní algebraické geometrie .

Blízko oříznutí

Kromě projekce vrcholů a 2D ořezávání je pro správné rastrování 3D primitiv zapotřebí ořezávání v blízkosti. je to proto, že vrcholy mohly být promítnuty za oko. Blízké oříznutí zajišťuje, že všechny použité vrcholy mají platné 2D souřadnice. Spolu s ořezáváním také pomáhá zabránit přetečení hodnot hloubkové vyrovnávací paměti. Některý hardware pro mapování raných textur (využívající dopředné mapování textur ) ve videohrách trpěl komplikacemi spojenými s blízkým oříznutím a UV souřadnicemi .

Ořezání okluze (oříznutí Z nebo hloubky)

Hlavní články: hloubkový nárazník a zabíjení okluzí

Ve 3D počítačové grafice „Z“ často odkazuje na osu hloubky v systému souřadnic se středem v počátečním výřezu: „Z“ se používá zaměnitelně s „hloubkou“ a koncepčně odpovídá vzdálenosti „do virtuální obrazovky“. V tomto souřadnicovém systému tedy „X“ a „Y“ označují konvenční kartézský souřadnicový systém rozložený na obrazovce nebo výřezu uživatele . Tento výřez je definován geometrií zorného pole a parametrizuje zorné pole .

Z-ořez, neboli hloubkový ořez, označuje techniky, které selektivně vykreslují určité objekty scény na základě jejich hloubky vzhledem k obrazovce. Většina grafických nástrojů umožňuje programátorovi určit hloubku klipu „blízko“ a „daleko“ a zobrazí se pouze části objektů mezi těmito dvěma rovinami. Kreativní programátor aplikací může pomocí této metody vykreslit vizualizace interiéru 3D objektu ve scéně. Například lékařská zobrazovací aplikace by mohla použít tuto techniku ​​k vykreslení orgánů uvnitř lidského těla. Programátor videohry může použít ořezové informace k urychlení logiky hry. Například vysoká zeď nebo budova, která zakrývá další herní entity, může ušetřit čas GPU, který by jinak strávil transformací a texturováním položek v zadních oblastech scény; a těsně integrovaný softwarový program může použít stejné informace k úspoře času CPU optimalizací logiky hry pro objekty, které hráč nevidí.

Algoritmy

Viz také

Další čtení

Reference

  1. ^ Bertoline, Gary; Wiebe, Eric (2002). Základy grafické komunikace (3. vydání). McGraw-Hill. p. G-3. ISBN 0-07-232209-8. Citováno 2015-01-04 .
  2. ^ a b „java.awt.Graphics.clipRect“ . Věštec. 2014.
  3. ^ a b c Sekulic, Dean (2004). "Efektivní odstranění okluze" . Drahokamy GPU . Pearson. Archivovány od originálu dne 2013-06-05 . Citováno 2015-01-02 .
  4. ^ Paul Martz (2001). "Oříznutí, vyřazení a testování viditelnosti" . OpenGL.org . Citováno 2015-01-02 .