計算機圖形學真實感圖形繪制(編輯修改稿)
2025-06-19 21:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 體現(xiàn)出來的表面細節(jié)。 ? 幾何紋理：由于不規(guī)則的細小凹凸造成的。 ? 顏色紋理取決于物體表面的光學屬性，而幾何紋理由物體表面的微觀幾何形狀決定。 32 模擬景物表面細節(jié) ? 用多邊形模擬表面細節(jié) ? 紋理的定義和映射 ? 凹凸映射 33 多邊形模擬表面細節(jié) ? 簡單地模擬景物表面細節(jié)的方法是用多邊形，稱為表面圖案多邊形，來模擬紋理的結(jié)構(gòu)和模式。 ? 處理時，首先根據(jù)待生成的顏色紋理構(gòu)造表面圖案多邊形，然后將表面圖案多邊形覆蓋到物體的表面上。 34 紋理映射和定義 ? 生成顏色紋理的一般方法，是預先定義紋理模式，然后建立物體表面的點與紋理模式的點之間的對應。當物體表面的可見點確定之后，以紋理模式的對應點參與光照模型進行計算，就可把紋理模式附到物體表面上。這種方法稱為紋理映射（ Texture Mapping）。 35 紋理映射和定義 紋 理 空 間( s , t ) 數(shù) 組 坐 標 物 體 空 間( u , v ) 表 面 參 數(shù) 像 素 空 間( x , y ) 像 素 坐 標紋 理 和 表 面 變 換 觀 察 和 投 影 變 換圖 9 紋理映射中紋理空間、物體空間和像素空間的變換 36 紋理映射和定義 圖 10 由像素空間向紋理空間的映射 像 素 區(qū)物 體 表 面紋 理 模 式觀 察 投 影 變 換 的 逆 變 換紋 理 映 射 變 換 的 逆 變 換37 凹凸映射 ? 1978年， Blinn提出了一種無需修改表面幾何模型，即能模擬表面凹凸不平效果的有效方法 —— 凹凸映射技術(shù)（ Bump Mapping）。 38 整體光照模型與光線跟蹤 ? 整體光照模型 ? Whitted光照模型 ? 光線跟蹤算法 39 整體光照模型 ? 一個完整的光照明模型應該包括由光源和環(huán)境引起的漫反射分量、鏡面反射分量、規(guī)則透射分量以及漫透射分量等。 ? 僅考慮由光源引起的漫反射分量和鏡面反射分量，而環(huán)境反射分量則簡單地用一常數(shù)來代替，這類光照模型稱為局部光照模型。 ? 能同時模擬光源和環(huán)境照明效果的光照模型稱為整體光照模型。 40 Whitted光照模型 ? Whitted在簡單光照模型中增加了環(huán)境鏡面反射光和環(huán)境規(guī)則透射光，以模擬周圍環(huán)境的光投射在景物表面上產(chǎn)生的理想鏡面反射和規(guī)則透射現(xiàn)象。 視 點NRVT圖 11 物體表面的鏡面反射和投射 ttssl o c a l IKIKII ???41 光線跟蹤算法 ? 光線跟蹤（ Ray Tracing）方法基于幾何光學的原理，通過模擬光的傳播路徑來確定反射、折射和陰影等。 xyz投 影 平 面O圖 12 光線跟蹤算法 42 光線跟蹤算法步驟 ? 從視點出發(fā)，確定穿過每個像素中心的光線路徑，然后，沿這束光線累計光強，并將最終值賦給相應像素。 ? 對于每一像素光線，對場景中的所有物體表面進行測試以確定其是否與該光線相交，并計算出交點的深度，深度最大（ z值）的交點即為該像素對應的可見點。然后，繼續(xù)考察通過該可見點的從屬光線（ Secondary Rays）。 43 光線跟蹤算法步驟 ? 對每條從屬光線重復過程：與場景中的所有物體求交。然后遞歸地在沿從屬光線方向最近的物體表面上生成下一折射和反射光線。當由每個像素出發(fā)的光線在場景中被反射和折射時，逐個將相交物體表面加入到一個二叉光線跟蹤樹中。當樹中的一束光線到達預定的最大深度或到達某光源時，就停止跟蹤。 44 光線跟蹤算法步驟 R AT AT BABCT CR BR C( a ) 光 線 在 景 物 中 反 射 和 折 射 ( b ) 二 叉 光 線 跟 蹤 樹ABCR AT AR B T BT CR C圖 13 光線跟蹤及光線跟蹤樹 45 光線跟蹤算法步驟 ? 可以從光線跟蹤樹的葉結(jié)點開始，累計光強貢獻以確定某像素處的光強大小。樹中每個結(jié)點的光強由樹中的子結(jié)點處繼承而來，但光強大小隨距離而衰減。像素光強是光線樹根結(jié)點處的衰減光強的總和。 46 光線跟蹤反走樣 ? 將光線跟蹤算法與過采樣方式結(jié)合起來，可歸納如下
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