計(jì)算機(jī)圖形學(xué)真實(shí)感圖形繪制(已修改)
2025-05-30 21:46 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(shí)感圖形繪制 2 ? 真實(shí)感圖形繪制：通過綜合利用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)以及心理學(xué)等知識在計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備上繪制出能夠以假亂真的美麗景象。 ? 光強(qiáng)（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(diǎn)處的光強(qiáng)度計(jì)算。 ? 簡單的光照模型 ? 復(fù)雜的光照模型 基本概念 4 ? 真實(shí)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(jì)算可見面投射到觀察者眼中的光強(qiáng)度大小，并將它轉(zhuǎn)換成適合圖形設(shè)備的顏色值，生成投影畫面上每一個象素的光強(qiáng)度，使觀察者產(chǎn)生身臨其境的感覺。 基本概念 5 ? 真實(shí)感圖形繪制步驟 ? 在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行場景造型； ? 進(jìn)行取景變換和透視變換； ? 進(jìn)行消隱處理； ? 進(jìn)行真實(shí)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(qiáng)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(diǎn)：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(diǎn)對環(huán)境光的反射強(qiáng)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(diǎn)：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(diǎn) P處漫反射光的強(qiáng)度為： 漫反射光（ Diffuse Reflection） 圖 2 漫反射 P點(diǎn) 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(diǎn) 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(cè)。 ? 如果觀察者正好處在 P點(diǎn)的鏡面反射方向上，就會看到一個比周圍 亮得多的高光點(diǎn) 。 鏡面反射光 P點(diǎn) 光 源NLRV觀 察 點(diǎn)???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(diǎn) 光 源NLRV觀 察 點(diǎn)???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(diǎn)觀察到物體上任一點(diǎn) P處的光強(qiáng)度 I應(yīng)為環(huán)境光反射光強(qiáng)度 Ie、 漫反射光強(qiáng)度 Id以及鏡面反射光的光強(qiáng)度 Is的總和： 物體表面光強(qiáng)計(jì)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(qiáng)衰減，否則會影響生成圖形的真實(shí)效果。 ? 光強(qiáng)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(qiáng)衰減 16 ? 常用的二次衰減函數(shù) 光強(qiáng)衰減 )1,1m i n()( 2210 dcdccdf???????????????ninisipiniidipiaasdeNHKIdfNLKIdfKIIIII1,1, )()()()
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