【文章內(nèi)容簡介】 ? 掃描線算法的基本步驟如下： 1） 對每個多邊形求取其頂點中所含的 y的最小值 ymin和最大值 ymax，按 ymin進行排序，建立活性多邊形表，活性多邊形表中包含與當(dāng)前掃描線相交的多邊形。 2）從下到上依次對每一條掃描線進行消隱處理，對每條掃描線上的點置初值， Z值 Z(x)取為最大，顏色 I(x)取為背景色。 3） 對每條掃描線 y，按活性多邊形表找出所有與當(dāng)前掃描線相交的多邊形。對每個活性多邊形，求出掃描線在此多邊形內(nèi)的部分，對這些部分中每個象素 x計算多邊形在此處的 Z值，若 Z大于 Z(x)，則置 Z(x)為 Z， I(x)為多邊形在此處的顏色值。 4） 當(dāng)掃描線對活化多邊形表中的所有多邊形都處理完畢后，所得的 I(x)即為顯示的顏色，可進行顯示并對下一條掃描線進行處理，即掃描線的 y=y+1 此時應(yīng)更新活性多邊形表，將已完全處于掃描線下方的多邊形，即 ymaxy的多邊形移出活性多邊形表，將不在當(dāng)前活性多邊形表中的與新一條掃描線相交的多邊形，即 ymin=y的多邊形加入活性多邊形表。 – 在第（３）步掃描線與多邊形求交時，可對多邊形建立活性邊表，以提高效率，當(dāng)然在每次處理新的掃描線時也要更新活性邊表 – 在計算 z值時可以和在 Zbuffer算法中一樣，利用多邊形中點與點間的水平和垂直相關(guān)性 光源特性和物體表面特性 Shading ：顯示一個物體的色彩以及色彩在光照環(huán)境下的明暗變化的描繪方法 (相關(guān)因素：光源特性和物體表面特性 ) 一：光源特性 包括 1： 光的色彩 （ R、 G、 B ） 2： 光的強度 由 R， G， B三種色光的強弱決定，總的光強為： Total_Value=*Value_R+*Value_G+*Value_B 點光源 3： 光的方向 分布式光源 漫射光源 光照模型 三種光源 右邊是三種光源的示意圖。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)。 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。 ⑶ 表面方向 光照模型及其實現(xiàn) ? 光照模型 (Illumination Model)描述物體表面的色彩明暗同光源特性、物體表面特性之間的關(guān)系 ? 光照模型分 3個部分描述這種關(guān)系 ， 即 漫射光線的情況 、直線光線的情況 和 透射光線 的情況 1. 直射光線的情況 在這種情況下，物體表面的明暗隨表面法矢量和入射光線 Is的夾角 I的改變而變化。此時，物體表面會發(fā)生兩類反射，即 漫反射 和 鏡面反射 ? 在直射照明下，物體表面 P點的漫反射和鏡面反射的模型根據(jù) Lambert定律和 BuiTuong Phong的實驗提出 (圖 )。 EPs=RP?cos i?IPs+WP(i)cosns?IPs 光照模型中各參數(shù)的圖示 Eps： P點反射的直射光線 IPs的光強 RP： P點的漫反射系數(shù) I： P點的法矢量 N與入射光方向 L的夾角 Ips： 入射的直射光線的強度 WP(i)： P點的鏡面反射系數(shù) (入射角 i的函數(shù) ) EPs=RP?cos i?IPs+WP(i)cosns?IPs W(i)與 i的關(guān)系 ? WP(i)是 P點的鏡面反射系數(shù) (入射角 i的函數(shù) )。由于 W(i)的計算比較復(fù)雜，實際中常用一個常數(shù) W代替 n控制高光的聚散，它和 P點的材料有關(guān)。對于光滑發(fā)亮的金屬表面， n值取得大，從而產(chǎn)生會聚的高光點 n與高光區(qū)域大小的關(guān)系 2. 透射光線的情況 透射模型 如下： EPt = TP?IPb 其中： Ept： 物體表面 P點處透射出的光強 TP： P點的透射系數(shù) (取值范圍為 0~1) Ipb： 到達 P點背后的光強 3. 漫射光線的情況 漫射光源是從四面八方均勻照來的，物體表面的色彩明暗與表面的形狀無關(guān)，僅與表面的反射系數(shù)有關(guān) 漫射光源照明的模型為 EPd = RPId 上式可以寫為 EPdr=RPrIdr， EPdg=RPgIdg， EPdb=RPbIdb ? 將上述 3種情況綜合起來 ， 便獲得物體表面 P點處所發(fā)光強 EP的計算公式： EP=EPd+EPs+EPt = RPId+(RP?cos i+WPcosn s)IPs+TP?Ipb ? 上式中只有 cosi和 coss的值是未知的 ， 需要推算 明暗的光滑處理 在計算機圖形學(xué)中，曲面體 (例如球 )通常是用多面體逼近表達的。這時，分別計算各個面的亮度，就會在多邊形與多邊形的交界處產(chǎn)生明暗的連續(xù)變化，影響曲面的顯示效果 解決方法： 采用插補的方法，使得表面明暗光滑化。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。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。由棱上各點的亮度，插值得出面上各點的亮度 Step1: 計算多面體頂點的法線方向 ? 設(shè)與多面體頂點 V相鄰的多邊形為 P1， P2， … ， Pn，它們的法線分別為 N1(a1, b1, c1)，N2(a2, b2, c2)， … ， Nn(an, bn, )。則 V的法線 nV取做： nV = (a1+a2+…+ an)i+(b1+b2+…+ bn)j+(c1+c2+…+ )k Step2: 用光照模型求得 V點的亮度 Step3:由兩頂點的亮度，插值得出棱上各點的亮度。由棱上各點的亮度，插值得出面上各點的亮度 21412212414 yyyyIyyyyII??????23632232636 yyyyIyyyyII??????46456465645 xxxxIxxxxII??????保留 abc折痕的情況 ? 如果希望在某處不處理成光滑而要保留折痕效果 (例如 abc)方法是在頂點 b設(shè)置 2條法線。分別用于 A和 B，C和 D之間的插值 Gourand光滑化方法 ? 優(yōu)點： 能有效的顯示漫反射曲面，計算量小 ? 缺點： 高光有時