显示与消隐是计算机图形的两个基本操作。显示是指让图像从不可见状态变为可见状态的操作,即将计算机内存中的二进制图像数据转化为图像在显示器上的实际显示。消隐则相反,是将可见的图像转化为不可见状态。
显示在我们生活、学习和工作中都有很大的应用,比如说电视、电脑屏幕、手机屏幕等。在计算机图形领域,显示可以将三维模型、视频等抽象的数据在屏幕上可视化,为用户提供更直观的交互体验。此外,显示应用还广泛用于数据可视化、仿真、虚拟现实、游戏等领域。
除此之外,显示还有很多高级应用,比如电子白板、数字签名、CAD等。其中电子白板的工作原理即是在屏幕上显示用户写下的字以及图形,而数字签名的基本操作是在数字文档上进行写入、显示和验证。
消隐是计算机图形中一个不可或缺的基本操作,其作用是将屏幕上可见的像素点变为不可见状态。可见的像素点会带来噪点和干扰,有时也会影响到后面绘制的图像。消隐则可以解决这个问题,提高图形渲染的效果和质量。
消隐操作常见于图形中的遮挡关系,如一个立方体的背面和侧面会被正面所遮挡,需要消隐;在3D渲染领域,还常用裁剪算法消隐那些呈现不在视图范围内的图形,以减小计算消耗。
显示消隐的过程包含多个步骤,包括光栅化(Rasterization)、变换(Transformation)、裁剪(Clipping)以及显存到屏幕的渲染过程等。具体实现方式有很多,比如管线式的实现方式和混合式的实现方式。
管线式实现方式是指将显示消隐的过程分成多个阶段来进行实现,每个阶段都有固定的输入和输出,能够降低数据的冗余和复杂性。混合式实现方式是指将固定管线和编程灵活性结合起来,能够根据不同的图形数据进行合适的优化。
在现代计算机图形中,一种常用的实现方式是图形处理单元(GPU)。GPU是一种并行处理器,特别适合处理计算密集型的图形处理任务。它通过分离多个显示消隐过程中的并行极强的计算部分,将其分配到多个处理单元中,以提高效率和速度。