ALGORITMI DI REAL TIME RENDERING

Uno dei problemi più interessanti in computer graphics e quello del rendering real time, con il quale si intende il processo di resa di un immagine a partire da una descrizione geometrica della scena tridimensionale in questione.

Rimuovere le linee nascoste

Uno dei sotto problemi e quello della determinazione della visibilità o no di una determinata linea e/o faccia. Per questo sono stati presentati diversi che sfruttano tutti il principio di ordinamento

Gli algoritmi in questione sono stati classificati in base allo spazio operativo

OBJECT SPACE	IMAGE SPACE
La computazione viene effettuata sugli oggetti 3D	La computazione viene effettuata sull’immagine bidimensionale

Back face culling

Si applica a oggetti 3D convessi e consiste nella computazione della normale di un lato dell’oggetto, se questa e positiva allora la faccia non va disegnata

VANTAGGI	SVANTAGGI
Aumenta la velocità di rendering rimuovendo circa la metà delle facce, che quindi non verranno processate	Funziona solo per superfici chiuse, convesse e senza buchi
Non serve l’ordinamento delle facce	Non può essere considerato un vero algoritmo di Hidden Surfaces

Algoritmo del pittore

si ordinano i triangoli dal più lontano al più vicino secondo la distanza $Z$ dall’osservatore e si rasterizzano in quest’ordine

VANTAGGI	SVANTAGGI
Si basa su un semplice agoritmo di ordinamento di poligoni	E’ difficile definire un criterio di ordinamento
	Ridisegna i pixel tante volte
	l’ordinamento puo essere costoso

Visibility buffer

Si basa sul concetto di zona di visibilità, dopo aver riordinato i poligoni questi vengono disegnati e si tiene traccia della zona già ricoperta da altri poligoni

VANTAGGI	SVANTAGGI
Si basa su un semplice algoritmo di ordinamento di poligoni	difficile stabilire l’ordinamento
Ogni pixel viene disegnato una sola volta	l’ordinamento può essere costoso
	maggiore uso della memoria per via della regione di visibilità

Algoritmo z-buffer

E’ l’algoritmo implementato dalle GPU moderne, lavora in image space e si basa su un estensione del frame buffer chiamata z-buffer

A seguito della trasformazione di vista si rasterizza la faccia e per ogni pixel viene presa in considerazione la distanza Z, se questa e minore di quanto presente nello z buffer si disegna il pixel e si aggiorna lo z-buffer di conseguenza

sequenceDiagram
participant algorithm
participant frame_buffer
participant z_buffer
loop face pixels
algorithm ->> algorithm: computa la profondita
algorithm ->> z_buffer: check se la profondita e minore di quanto presente nel buffer
alt Z<0
algorithm ->> frame_buffer: si colora il pixel nel frame buffer
algorithm ->> z_buffer: aggiorna lo z-buffer
end
end

che in pseudo-codice si traduce come segue

void zbuffer() {
	for (y = 0; y < Vymax; y++)
		for(x = 0; x < Vxmax; x++) {
			FrameBuffer(x,y) = BACK_Col;
			ZBuffer(x,y,INF_Val);
		}
		for (every triangle)
			for (all pixel (px,py) of the projected triangle) {
			pZ = computeZ(px,py);
			if (pZ < ZBuffer(px,py)){
				FrameBuffer(px,py) = computeColor(px,py);
				ZBuffer(px,py) = pZ;
			}
		}
	}
}

VANTAGGI	SVANTAGGI
Non prevede alcun ordinamento, infatti il colore di un pixel e’ determinato dal punto 3D (di Ze minore) di cui lui e’ immagine	Richiede spazio di memoria aggiuntivo
Semplice da implementare	ancora una sorta di ridisegno anche se solo in memoria (copia del frame buffer)

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