Der Algorithmus zur Entfernung von Back-Face ist eine Methode, die in Computergrafiken verwendet wird, um die Renderungseffizienz zu verbessern, indem Polygone verworfen werden, die für den Betrachter nicht sichtbar sind. Es nutzt die Tatsache aus, dass Polygone, die vom Betrachter weggeführt werden, von denjenigen verdeckt werden, die dem Betrachter gegenüberstehen, unter der Annahme eines nicht transparenten, undurchsichtigen Objekts. Daher ist die Berechnung der Schattierung und Renderung dieser Hinter-Polygone unnötig.
So funktioniert es:
1. Definieren der Betrachtungsrichtung: Es wird ein Vektor der Betrachtungsrichtung (häufig einfach die negative Z-Achse in einem Standardkoordinatensystem) festgelegt. Dies repräsentiert die Richtung, aus der der Betrachter die Szene betrachtet.
2. Berechnung des normalen Vektors des Polygon: Jedes Polygon im 3D -Modell hat einen normalen Vektor. Dieser Vektor ist senkrecht zur Oberfläche des Polygons und zeigt nach außen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu berechnen, die häufig das Kreuzprodukt zweier Kanten des Polygons betreffen.
3. Polygonorientierung bestimmen: Der Algorithmus vergleicht die Richtung des normalen Vektors des Polygon mit dem Vektor der Betrachtungsrichtung. Dies erfolgt normalerweise über das Punktprodukt:
* Punktprodukt> 0: Die normalen Vektorpunkte sind im Allgemeinen auf den Betrachter. Dies ist ein * Front- *-Polygon. Es sollte gerendert werden.
* Punktprodukt <0: Die normalen Vektorpunkte weg vom Betrachter. Dies ist ein * Polygon im Hintergrund. Es sollte entfernt werden (ausgeschaltet).
* Punktprodukt ≈ 0: Das Polygon ist parallel zur Betrachtungsrichtung. Der Umgang mit diesem Fall kann variieren; Es kann je nach Implementierung gerendert oder ausgeschaltet werden.
4. Basierend auf dem Punktproduktergebnis werden die Back-Polygone verworfen. Der Renderer verarbeitet nur die Front-Polygone und verringert die Rendering-Arbeitsbelastung erheblich.
Vorteile:
* Verbesserte Leistung: Der Algorithmus reduziert die Anzahl der Polygone, die verarbeitet werden müssen, erheblich, was zu schnelleren Renderzeiten führt, insbesondere für komplexe Szenen mit vielen Polygonen.
* reduzierte Speicherbandbreite: Für die Verarbeitung müssen weniger Daten auf die Grafikkarte übertragen werden.
Nachteile:
* falsche Ergebnisse mit nicht konvexen Objekten: Das Abgeordnete kann zu falschen Ergebnissen führen, wenn das Objekt nicht konvex ist (d. H. Konkave Teile hat). In solchen Fällen könnten einige Front-Polygone hinter Back-Area-Back-Are-Back-Facing-Polygonen versteckt sein. In diesen Situationen ist ein ausgefeilterer Algorithmus wie der Z-Puffer erforderlich, um versteckte Oberflächenprobleme zu lösen.
* handelt es nicht um Transparenz: Diese Methode funktioniert nicht für transparente Objekte, da die hinteren Gesichter möglicherweise immer noch durch die transparenten Vorderflächen sichtbar sind.
* handelt keine zweiseitigen Polygone: Einige Polygone müssen möglicherweise von beiden Seiten sichtbar sein, und das Keulen der Rückseite würde eine Seite fälschlicherweise entfernen.
Zusammenfassend ist die Entfernung von Back-Face eine einfache und effektive Technik zur Verbesserung der Renderneffizienz in Computergrafiken, indem unsichtbare Polygone schnell identifiziert und verworfen werden. Es ist jedoch entscheidend, seine Grenzen zu verstehen und sie mit anderen Techniken wie Z-Bufferen zu kombinieren, um in komplexen Szenen vollständig und genaues Rendern zu vermitteln.
