Abstract
在這份論文里，主要是在研究如何應用“光線追蹤”(ray tracing) 法來顯示由“G-SG模式”所架構出的三維實體。並在HP 9000 系列工作站上的X-Window系統下，實際撰寫一個具有視窗介面的電腦輔助設計系統，來建造具有constructive solid geom-etry(GSG) 結構的三維實體，並用光線追縱法以描邊線(wireframe) 或塗彩(shadin-g)的方式顯示該實體，以便觀察光線追蹤法對具 GSG結構之三維實體的顯像效果。光線追蹤法是採用追蹤光線照射路徑的觀念，來決定有那些物體表面是可看見的。亦即追蹤光線從觀察點出發，然後穿過物體，直到返回光源的整個光線照射路徑。而在這照射路徑上，若光線與物體有相交，則表示該物是可見的，且光線與該物所交到的第一個表面即是可看見的表面；反之，則表示該物未落在視線範圍內，故是不可見的。在光線追蹤法中有關光線與物體相交的測試方式與最後物體顯像的形式均須視用以描述物體的幾何模式而定。在此我們所採用的是目前通用的 CSG模式來表示物體。亦即，將一些像立方體、角錐體、圓柱體、圓錐體及球體之類的基本幾何元件(primitive) ，經由聯集、交集及差集這三種布林集合運算，以二元式樹狀結構組合而成所要的三維實體。並可任意對該實體做平移、旋轉及放大縮小與改變觀察點位置及投影型態( 平行或透視) ，而得出各種不同角度、遠近及大小的顯像。採用光線追蹤法雖能顯現出較為逼真的影像，但整個處理過程卻相當耗時，因此我們討論並提出簡化光線與物體相交測試及加速處理過程的改進方法。此外我們還提出適用於 CSG模式的平行光線追蹤處理法，以便能快速產生出逼真的影像。