真實(shí)感圖形ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-05-28 22:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ????????????????????])()([)(])()([)(])()([)(nsBsdBdpBaBdBaBnsGsdGdpGaGdGaGnsRsdRdpRaRdRaRRVCKNLCKIdfICKIRVCKNLCKIdfICKIRVCKNLCKIdfICKI])()([)( nssddpada RVCKNLCKIdfICKI ????? ??????BGR ,??南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 簡(jiǎn)單光照明模型 多個(gè)光源 ? 采用多個(gè)光源 – 采用 m個(gè)光源的光照明方程 ???????minissiddpiadaRVCKNLCKIdfICKIi1])()([)( ??????南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 簡(jiǎn)單光照明模型 多個(gè)光源 – 例子：其中 a圖：線框圖 b圖：環(huán)境光 c圖：增加漫反射 d圖：增加鏡面反射 e圖：增加光的衰減 f圖：兩個(gè)點(diǎn)光源 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Phong光照明模型的 不足 ? Phong光照明模型是真實(shí)感圖形學(xué)中提出的第一個(gè)有影響的光照明模型 ? 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?Phong模型存在不足： – 顯示出的物體象塑料，無(wú)質(zhì)感變化 – 沒(méi)有考慮物體間相互反射光 – 鏡面反射顏色與材質(zhì)無(wú)關(guān) – 鏡面反射大入射角失真現(xiàn)象 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 多邊形繪制方法 ? 分類(lèi)： 均勻著色與光滑著色 ? 均勻著色 方法：任取多邊形上一點(diǎn)，利用光照明方程計(jì)算出它的顏色，用這個(gè)顏色填充整個(gè)多邊形 適用場(chǎng)合： 1）光源在無(wú)窮遠(yuǎn)處； 2）視點(diǎn)在無(wú)窮遠(yuǎn)處； 3）多邊形是物體表面的精確表示； 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 多邊形繪制方法 ? 缺點(diǎn)：產(chǎn)生的圖形效果不好。 ? 如左圖：相鄰兩個(gè)多邊形的法向不同，計(jì)算出來(lái)的顏色也不同，因此造成整個(gè)物體表面的顏色過(guò)渡不光滑。 ? 如何解決？ ? 光滑著色，亦稱插值著色 Gouraud著色方法 Phong著色方法 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Gouraud著色方法 ? Gouraud于 1971年提出，又被稱 Gouraud明暗處理 ? 基本思想：在每個(gè)多邊形頂點(diǎn)處計(jì)算顏色，然后在各個(gè)多邊形內(nèi)部進(jìn)行線性插值，得到多邊形內(nèi)部各點(diǎn)顏色。即它是一種 顏色插值著色方法。 ? 注意： Gouraud著色方法并不是孤立的處理單個(gè)多邊形，而是將構(gòu)成一個(gè)物體表面的所有多邊形（多邊形網(wǎng)格）作為一個(gè)整體來(lái)處理。 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Gourand 著色方法 ? 對(duì)多邊形網(wǎng)格中的每一個(gè)多邊形，Gourand 著色處理分為如下四個(gè)步驟： – 步驟 計(jì)算多邊形的單位法矢量 計(jì)算多邊形頂點(diǎn)的單位法矢量 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 ? 與某個(gè)頂點(diǎn)相鄰的所有多邊形的法向平均值近似作為該頂點(diǎn)的近似法向量 ? 計(jì)算出的平均法向一般與該多邊形物體近似曲面的切平面比較接近 Gouraud著色方法 頂點(diǎn)法向計(jì)算 ?????niniivNiNN11南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Gourand 著色方法 利用光照明方程計(jì)算頂點(diǎn)光強(qiáng)（顏色） 對(duì)多邊形頂點(diǎn)光強(qiáng)（顏色）進(jìn)行雙線性插值，獲得多邊形內(nèi)部各點(diǎn)的光強(qiáng)（顏色） 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Gourand 著色方法 光強(qiáng)插值 ? 雙線性光強(qiáng)插值：假設(shè)待繪制的三角形投影為P1P2P3,Pi的坐標(biāo)為 (xi,yi),i=1,2,3；一條掃描線與三角形的兩條邊分別交于 A(xA,yA),B(xB,yB)兩點(diǎn)。 P(x,y)是 AB上的一點(diǎn)。 A點(diǎn)的顏色 IA由 PP2點(diǎn)的顏色 I I2線性插值得到 BABAAABBPBBBAAAIxxxxIxxxxIIyyyyIyyyyIIyyyyIyyyyI??????????????????3311131322111212南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Gourand 著色方法 增量算法 ? 采用增量算法可以加速計(jì)算。 ? 1）當(dāng)掃描線 y遞增一個(gè)單位變?yōu)?y+1時(shí)，IA、 IB的增量分別為 DIA ， DIB，即 31312121,1,1,yyIIIyyIIIIIIIIIBAByByBAyAyA???D???DD??D?? ??其中：南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Gourand 著色方法 增量算法 ? 2）當(dāng) x遞增一個(gè)單位時(shí)， IP的增量為 DIP 即 ABABPPxPxPxxIIIIII???DD???其中：,1,南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Gourand 著色方法 ? 優(yōu)點(diǎn)： 能有效的顯示漫反射曲面，計(jì)算量小 ? 缺點(diǎn)： ? 高光有時(shí)會(huì)異常 ? 當(dāng)對(duì)曲面采用不同的多邊形進(jìn)行分割時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的效果。 ? Gouraud明暗處理會(huì)造成表面上出現(xiàn)過(guò)亮或過(guò)暗的條紋，稱為馬赫帶（ Mach_band）效應(yīng) ? 改進(jìn)－ Phong提出雙線性法向插值，以時(shí)間為代價(jià)，解決高光問(wèn)題 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Phong著色方法 ? 基本思想：通過(guò)對(duì)多邊形頂點(diǎn)的法矢量進(jìn)行插值，獲得其內(nèi)部各點(diǎn)的法矢量，又稱為法向插值著色方法。 – 步驟 計(jì)算多邊形單位法矢量 計(jì)算多邊形頂點(diǎn)單位法矢量 對(duì)多邊形頂點(diǎn)法矢量進(jìn)行雙線性插值，獲得內(nèi)部各點(diǎn)的法矢量 利用光照明方程計(jì)算多邊形內(nèi)部各點(diǎn)顏色 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系 徐少平 Phong著色方法 法向插值 NA由 N N2線性插值得到： BABAAABBPBBBAAANxxxxNxxxxNNyyyyNyyyyNNyyyyN
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