計算機圖形學10陳永強(已修改)
2025-05-28 15:31 本頁面
【正文】 1 ? 基本概念 ? 簡單光照模型 ? 基于簡單光照模型的多邊形繪制 第十章 真實感圖形繪制 2 ? 真實感圖形繪制：通過綜合利用數(shù)學、物理學、計算機以及心理學等知識在計算機圖形輸出設備上繪制出能夠以假亂真的美麗景象。 ? 光強（度）：描述物體表面朝某方向輻射光的顏色，它既能表示光能大小又能表示其色彩組成的物理量。 基本概念 3 ? 光照模型（ Illumination model）， 也稱明暗模型，主要用于物體表面某點處的光強度計算。 ? 簡單的光照模型 ? 復雜的光照模型 基本概念 4 ? 真實感圖形繪制過程 根據(jù)假定的光照條件和景物外觀因素，依據(jù)一定的光照模型，計算可見面投射到觀察者眼中的光強度大小，并將它轉換成適合圖形設備的顏色值，生成投影畫面上每一個象素的光強度，使觀察者產(chǎn)生身臨其境的感覺。 基本概念 5 ? 真實感圖形繪制步驟 ? 在計算機中進行場景造型； ? 進行取景變換和透視變換； ? 進行消隱處理； ? 進行真實感圖形繪制。 基本概念 6 ? 簡單光照模型 ? 環(huán)境光 ? 漫反射光 ? 鏡面反射光 ? 光強衰減 ? 顏色處理 簡單光照模型 7 ? 簡單光照模型中只考慮反射光的作用。 ? 反射光由環(huán)境光、漫反射光和鏡面反射光三部分組成。 簡單光照模型 8 ? 特點：照射在物體上的光來自周圍各個方向，又均勻地向各個方向反射。 ? P點對環(huán)境光的反射強度為 環(huán)境光 （ Background Light） Paae KII ?圖 1 環(huán)境光的反射 9 ? 一個粗糙的、無光澤的表面呈現(xiàn)為漫反射。 ? 特點：光源來自一個方向，反射光均勻地射向各個方向。 ? 由 Lambert余弦定理可 得點 P處漫反射光的強度為： 漫反射光（ Diffuse Reflection） 圖 2 漫反射 P點 光 源NL ?]2,0[,c os ??? ?? dpd KII10 ? 若 L和 N都已規(guī)格化為單位矢量，則有 漫反射光（ Diffuse Reflection） 圖 2 漫反射 P點 光 源NL ?)( NLKII dpd ??11 ? 對于彩色 漫反射光（ Diffuse Reflection） ),( pBpGpRp IIII ?)()()(NLKIINLKIINLKIIdBpBdBdGpGdGdRpRdR??????? 對于多個漫反射光源 ????niidipd NLKII1, )(12 ? 鏡面反射遵循反射定律，入射光和反射光分別位于表面法矢的兩側。 ? 如果觀察者正好處在 P點的鏡面反射方向上，就會看到一個比周圍 亮得多的高光點 。 鏡面反射光 P點 光 源NLRV觀 察 點???圖 3 鏡面反射 13 ? 鏡面反射情況由 Phong模型給出： 鏡面反射光 P點 光 源NLRV觀 察 點???圖 3 鏡面反射 c o s ?nsps KII ?? 若 R和 V已規(guī)格化為單 位矢量，則： nsps VRKII )( ??14 ? 從視點觀察到物體上任一點 P處的光強度 I應為環(huán)境光反射光強度 Ie、 漫反射光強度 Id以及鏡面反射光的光強度 Is的總和： 物體表面光強計算 nspdpaasdeVRKINLKIKIIIII)()( ????????15 ? 光在傳播的過程中，其能量會發(fā)生衰減。光照模型中必須考慮光強衰減，否則會影響生成圖形的真實效果。 ? 光強的衰減可以采用常數(shù)衰減、一次函數(shù)衰減和二次函數(shù)衰減等。 光強衰減 16 ? 常用的二次衰減函數(shù) 光強衰減 )1,1m i n()( 2210 dcdccdf???????????????ninisipiniidipiaasdeNHKIdfNLKIdfKIIIII1,1, )()()()
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