計算機圖形學論文真實感制圖技術(shù)在圖形學中的應用(編輯修改稿)
2025-07-13 05:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 消隱和表現(xiàn)效果很好。但需要的內(nèi)存容量大，運算復雜，費時； 掃描線法克服了 Z 緩沖區(qū)法需要分配與屏幕上象素點的個數(shù)相同單元的巨大內(nèi)存這一缺點； 光線投射法的思想是： 考察由視點出發(fā)穿過觀察屏幕的一象 素而射入場景的一條射線，則可確定出場景中與該射線相交的物體。在計算出光線與物體表面的交點之后，離象素最近的交點的所在面片的顏色為該象素的顏色； 如果沒有交點，說明沒有多邊形的投影覆蓋此象素，用背景色顯示它即可。 極值檢測法需與其它消隱算法結(jié)合適用，主要用來提高消隱速度。極值檢測法通過計算物體表面的顯示坐標的極大和極小值來判斷這兩個表面是否存在重疊。 物體空間和圖像空間的消隱算法 這是兩種算法的綜合，主要包括深度分類方法和八叉樹方法等。深度分類方法通常需要產(chǎn)生和維持數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫包含深度信息和畫圖次序信息。它使用整個平面作為畫圖次序的標準，這種方法簡便，快速。三維物體八叉樹表示是近幾年探索物體在計算機內(nèi)新的表示模式的研究成果。物體的八叉樹表示是一種層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大大簡化了隱藏面的消除 ，如圖 1 所示 。八叉樹可以在圖象空間以編碼的方式表示，也可以在物體空間根據(jù)視點的正、負號來決定可見性。采用八叉樹表示物體的最大缺點是運算時占用的存貯量大。實際上，物體的八叉樹表示是以擴大存 貯空間換取了算法上的簡化。 圖 1 八叉樹結(jié)構(gòu) The octree structure 3 真實感圖形顯示技術(shù) 真實感圖形顯示就是使計算機所繪制出的圖形更能真實地再現(xiàn)物體，并與真實世界中的物體更接近。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(zhuǎn)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。真實感圖形繪制是計算機圖形學的一個重要組成部分。 光照模型 計算機圖形學中真實感成像包括兩部分內(nèi)容：物體的精確圖形表示和場景中光照效果的適當物理描述。光照效果包括光的反射、透明性、表面紋理和陰影。 在下面的討論中，假定光源為點光源。從某點光源照射到物體表面上一點，再反射出來的光，可以分為三部分：環(huán)境光、漫反射光和鏡面反射光。 為可見物體的光照效果建立模型是一個非常復雜的過程，計算機圖形學中光照模型可以由描述物體表面明暗度的物理公式推導出來。為了減少明暗度計算量，通常采用簡化的光照計算經(jīng)驗模型。下面介紹一些基本的光照模型。 環(huán)境光 一個物體表面即使不直接暴露在光源下，只要其周圍的物體被照亮，它也可能看得見，稱為環(huán)境光。環(huán)境光沒有空間或方向上的特征，在所有方向上和所有物體表面上投射的環(huán)境光數(shù)量都恒定不變。 e a aeaaI I KIIK???????環(huán) 境 光 反 射 強 度環(huán) 境 光 的 強 度物 體 表 面 對 環(huán) 境 光 的 反 射 系 數(shù) 由于環(huán)境光只能為每個面產(chǎn)生一個平淡的明暗效果，因而在繪制場景時很少僅考慮環(huán)境光作用。 4 漫反射 設物體表面在 P點的法 矢為 N； 從 P點指向光源的矢量為 L； N與 L的夾角為θ；若 N與 L的夾角小于 0或大 于 90度，則光線被物體自身遮擋而照射不到 P點。由 Lambert 余弦定理可得點 P 處漫反射光的強度為： co s , [0, ]2d p dpdI I KIK?????????入 射 光 的 強 度漫 反 射 系 數(shù)光 線 的 入 射 角 如有多個點光源： ,1 cosnd p i d iiI I K ????
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