【正文】 也就是說，各個原色的光能疊加在一起產(chǎn)生復(fù)合色 圖 RGB三原色疊加效果示意圖 RGB立方體 RGB顏色模型通常用下圖所示的單位立方體來表示 CMY顏色系統(tǒng) 紅、綠、藍的補色青 (Cyan)、品紅 (Magenta)、黃 (Yellow)為原色構(gòu)成 。 ?可以用光譜能量分布圖來表征光源特性 某種顏色光的光譜能量分布 引言 彩色 CRT用紅、綠、藍三種基色來 表示，即 RGB加色系統(tǒng)。 對于網(wǎng)格中的每個四邊形施行上述變換 表面紋理的描繪 Blinn在 1978年提出，用擾動物體表面法線方向的方法來模擬表面凹凸紋理的真實感顯示效果 物體的新表面 S(u, v)定義為 S(u, v)=Q(u, v)+P(u, v) uPuPuQuS )||(|| NNNN ?????vPvPvQvS )||(|| NNNN ?????式 ()對 u、 v分別求偏導(dǎo)函數(shù)，得 ||NN上式中第三項皆可忽略 ， 即得 || NN???uPuQuS|| NN???vPvQvS記 NS為 S(u, v)的法向量 。則 P?、 Vi?的坐標(biāo)為 P?=(x, y)， Vi?=(xi, yi) 水平線交點的奇偶記數(shù) ⑵ 由 P?向水平方向做一條射線與 V?各邊相交 ， 如果交點為奇數(shù)個 ， 說明 P?在多邊形之內(nèi)；如果交點為偶數(shù)個 ， 說明 P?在多邊形之外 。如何計算呢？ 由于 Is和 It是來自 V的鏡面反射方向 r和規(guī)則透射方向 t的環(huán)境光亮度，因而首先必須確定 r和 t ?????? tttsssl ICKICKII ???ttssc IkIk ?????Witted光照模型 反射、折射方向計算 ? 已知視線方向 V，求其反射方向 R與折射方向 T（ N是表面的法向方向） ? 視線 V的反射方向 r ? 折射方向 t 其中： NVNt ???? )(fkVVNNr ?? ).(2?1 ?2 t It N V i1=? sin(i2)=?1/?2sin(?) |V)(N|VNV2???R 非理想鏡面反射公式推導(dǎo) 光的折射定律 光線跟蹤的基本原理 ? 光線跟蹤方法沿著到達視點的光線的反方向跟蹤，經(jīng)過屏幕上每一像素，找出與視線所交的物體表面點 P0，并繼續(xù)跟蹤，找出影響 P0點光強的所有光源，從而算出 P0點上光照強度 光線跟蹤示意圖 ? 右圖顯示了一個例子。判斷點是否在臺體中即可確定是否在陰影中 基本思想：先求出景物空間中光線被該物體輪廓多邊形所 遮擋的區(qū)域，即影域多面體。最常使用的表面明暗光滑化的方法有兩種，稱為 Gourand方法和 Phong方法 Gourand光滑方法如下： 基本思想：在每個多邊形頂點處計算顏色，然后在各個多邊形內(nèi)部進行線性插值，得到多邊形內(nèi)部各點顏色。其中點光源和分布式光源合稱直射光源 物體表面特性包括如下內(nèi)容 ： ⑴ 反射系數(shù) 由物體表面的材料和形狀決定，分為漫反射 (Diffuse Reflection)系數(shù)和鏡面反射 (Specular Reflection)系數(shù)。如果將小區(qū)域取成屏幕上的掃描線，就得到掃描線 Z緩沖器算法 ? 算法思想 ? 在處理當(dāng)前掃描線時，用一個一維數(shù)組作為當(dāng)前掃描線的 Zbuffer。 其中 ， i=1, 2, … , m， j=1, 2, … , n。 ⑸ 選擇下一個深度最小的多邊形作為裁剪多邊形，從步驟⑶開始做，直到所有多邊形都處理過為止。如果線段兩端點的 z坐標(biāo)均大于多邊形每一頂點的 z坐標(biāo)，則線段在該多邊形之前，那么線段不可能被多邊形遮擋 ? 精確檢驗 ? 精確檢驗 – 設(shè)線段兩端點為 P(xp， yp， zp)， Q(xq， yq， zq)，多邊形所在平面F的方程為 – 分別過 P和 Q兩點作兩條平行 z軸的直線 L1和 L2， L1和 L2與平面F的交點分別為 P1(xp， yp， zp1)和 Q1(xq， yq， zq1)，比較重影點（沿著視線方向，它們在投影平面上是重疊的點） P和 P Q和Q1的 z坐標(biāo)值，有以下三種情況： （ 1）若 zP＞ zP1且 zq＞ zq1，則線段 PQ在 F面之前， PQ全部可見； （ 2）若 zP＜ zP1且 zq＜ zq1，則線段 PQ在 F面之后， PQ可能全部被遮擋，也可能部分被遮擋。如果被遮擋，求出隱藏部分 線段和多邊形的 關(guān)系 有： 1) 線段與多邊形的任何邊 均不相交 。第七章 真實感圖形顯示 線消隱 面消隱 光照模型 光線跟蹤 表面圖案與紋理 顏色空間 ? 真實感圖形繪制 ：借助數(shù)學(xué)、物理、計算機等學(xué)科的知識在計算機二維顯示屏上產(chǎn)生三維場景的真實逼真圖像、圖形 ? 應(yīng)用： 計算機輔助設(shè)計、多媒體教育、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、科學(xué)計算可視化、動畫制作、電影特技模擬、計算機游戲等 一 .為什么要消隱？ 因為計算機圖形處理的過程中 ， 不會自動消去隱藏部分 ，相反會將所有的線和面都顯示出來 所以 ：如果想有真實感地顯示三維物體 ， 必須在視點確定之后 ， 將對象表面上不可見的點 、 線 、 面消去 。處理方法比較簡單 2) 線段與多邊形 相交 。 （ 3）若 zP＜ zP1且 zq＞ zq1或 zP＞ zP1且 zq＜ zq1，則 PQ部分在 F面之前，部分在 F面之后。在得到的多邊形中，所有內(nèi)部多邊形是不可見的，其余多邊形均為可見多邊形。 ⑵ 對多邊形 ?， 計算它在點 (i, j)處的深度值 zi, j。首先找出與當(dāng)前掃描線相關(guān)的多邊形，以及每個多邊形中相關(guān)的邊對 ? 對每一個邊對之間的小區(qū)間上的各像素，計算深度，并與 Zbuffer中的值比較，找出各像素處可見平面。 ⑵ 透射系數(shù) 記為 Tp，描述物體透射光線的能力，且有 0≤Tp≤1。即它是一種顏色插值著色方法 基本步驟： ⑴ 先計算出多面體頂點的法線方向 ⑵ 用光照模型求得 V點的亮度 ⑶ 由兩頂點的亮度，插值得出棱上各點的亮度。然后 再判斷其后物體是否在 該影域內(nèi)，若在影域內(nèi)為陰影 這個算法與掃描線算法相結(jié)合就容易實現(xiàn) 首先取光源方向為視線方向?qū)拔镞M行第一次消隱，產(chǎn)生相對光源可見的景物多邊形（稱為曲面細節(jié)多邊形），并通過標(biāo)識數(shù)將這些多邊形與它們覆蓋的原始景物多邊形聯(lián)系在一起。連接觀察點和屏幕上的一個像素，即形成一條視線 光線跟蹤 視線在 P0處的反射和透射 ? 視線 V在 P0處產(chǎn)生反射和透射，所產(chǎn)生的反射線和透射線作為新的視線與各平面求出新的交點 P P2，并分別產(chǎn)生新的反射線和透射線 …… 這樣不斷深入，直至所產(chǎn)生的射線射出場景。 如圖 光線跟蹤算法中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ?光線跟蹤算法中的每一條光線要與場景中的各個物體所含的各個面求交。 法向量可以表示為兩個偏導(dǎo)向量 Su和 Sv的叉積 ， 即 NS = Su?Sv ||)(||)(NNNNN ?????? uQvPvQuPvQuQS||)(||)(NNNNN ???? uQvPvQuP= 紋理映射的例子 圖形顏色和顏色模型 一個真實感圖形離不開顏色，所以說真實感圖形與顏色 有密切關(guān)系，但對于顏色認(rèn)識本質(zhì)直到現(xiàn)在還不十分清楚， 它涉及到物理學(xué)、化學(xué)、心理學(xué)及生理學(xué) 顏色空間 顏色本質(zhì) 顏色與物體本身、光源、周圍環(huán)境及觀察者視覺有關(guān)系 . 人們之所以能見到物體，是因為物體本身發(fā)出光，另外亦能見到其它的一些物體，這是因為它們能反射光。用這三種顏 色的任意兩種不能