Qu'est-ce que la méthode de détection des surfaces visibles en infographie ?

Plusieurs algorithmes existent pour résoudre ce problème, chacun avec des complexités et des caractéristiques de performances variables. Ils peuvent être globalement classés en :

1. Méthodes de l'espace objet : Ces algorithmes fonctionnent directement avec les descriptions géométriques des objets de la scène. Ils comparent les objets les uns aux autres pour déterminer la visibilité. Généralement, ils sont moins efficaces pour les scènes complexes. Les exemples incluent :

* Suppression de la face arrière : C'est la méthode la plus simple. Il élimine (élimine) les polygones dont les normales pointent loin du spectateur. Bien que rapide, cela ne résout qu’une partie du problème et laisse de nombreuses surfaces cachées.

* Tri en profondeur (algorithme de Painter) : Cet algorithme trie les polygones en fonction de leur distance par rapport au spectateur (profondeur). Les polygones les plus éloignés sont rendus en premier, puis les polygones les plus proches sont rendus par-dessus, « peignant » efficacement les parties cachées. C'est simple mais peut souffrir de problèmes avec les polygones qui se croisent (nécessitant le fractionnement des polygones).

2. Méthodes de l'espace image : Ces algorithmes travaillent directement sur le plan image (l'écran). Ils déterminent la visibilité pixel par pixel. Ils sont généralement plus efficaces pour les scènes complexes. Les exemples incluent :

* Algorithme Z-buffer (tampon de profondeur) : C'est la méthode la plus utilisée. Il maintient un tampon de profondeur (un tableau 2D) de la même taille que l'écran, stockant la valeur de profondeur (distance du spectateur) pour chaque pixel. Au fur et à mesure que les polygones sont rendus, leurs valeurs de profondeur sont comparées aux valeurs du tampon Z. Si un polygone est plus proche, sa valeur de profondeur remplace celle existante et le pixel est mis à jour avec la couleur du polygone. Sinon, le pixel reste inchangé.

* Algorithme de ligne de balayage : Cet algorithme traite la scène une ligne de balayage (ligne horizontale) à la fois. Pour chaque ligne de balayage, il détermine quels polygones coupent la ligne, puis trie ces polygones par profondeur pour déterminer la visibilité.

* Algorithme A-buffer : Une extension du tampon Z qui stocke plus d'informations par pixel, lui permettant de gérer plus efficacement la transparence et d'autres effets. Il stocke une valeur de profondeur, une valeur de couverture (partie du pixel couverte par un polygone) et des informations de couleur.

* Traçage de rayons : Cette méthode trace les rayons de l'œil du spectateur à travers chaque pixel de l'écran jusqu'à la scène. Le premier objet traversé par chaque rayon détermine la couleur de ce pixel. Il peut gérer les réflexions et les réfractions avec élégance. Bien que coûteux en calcul, il produit des images très réalistes.

Choisir une méthode :

Le choix de la méthode de détection des surfaces visibles dépend de facteurs tels que :

* Complexité de la scène : Pour les scènes simples, les méthodes de l’espace objet peuvent suffire. Les scènes complexes nécessitent généralement des méthodes d’espace image.

* Niveau de réalisme souhaité : Le lancer de rayons produit le réalisme le plus élevé mais nécessite beaucoup de calculs. Le Z-buffering est un bon compromis entre vitesse et qualité.

* Capacités matérielles : La disponibilité de matériel spécialisé (par exemple, le matériel Z-buffer) peut influencer le choix.

Dans le matériel graphique moderne, l'algorithme Z-buffer est fortement optimisé et est presque universellement utilisé pour une suppression rapide et raisonnablement précise des surfaces cachées. Le lancer de rayons et d'autres techniques plus sophistiquées sont souvent utilisés pour les applications de rendu haut de gamme où la vitesse est moins critique que la qualité de l'image.