真實(shí)感圖形ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-01 03:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 正如自然界不可缺少陽光一樣，繪制真實(shí)感的三維物體必須進(jìn)行光照處理。光線照射到物體表面時(shí)，可能被物體吸收、反射或透射。光的反射和透射部分進(jìn)入視覺系統(tǒng)，使我們能夠看見物體。光的顏色由波長決定。一束白光含有所有可見波長的光。白光照射物體時(shí)，只有所有可見光被物體等量吸收時(shí)才會(huì)呈現(xiàn)灰色。如果不被等量吸收，物體會(huì)呈現(xiàn)出不同的顏色。光的亮度由光強(qiáng)決定，從物體表面反射出來的光強(qiáng)取決于光源的位置和光強(qiáng)、物體材質(zhì)，物體表面位置、物體表面法線和視點(diǎn)的位置等因素。 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的光照模型分為局部光照模型和全局光照模型。局部光照模型僅考慮光源直接照射到物體表面所產(chǎn)生的效果，物體表面通常被假設(shè)為不透明且具有均勻的反射率。局部光照模型能表現(xiàn)出光源直接照射在漫反射物體表面上所形成的連續(xù)明暗色調(diào)、鏡面的高光以及由于物體相互遮擋而形成的陰影。整體光照模型除了考慮上述因素外，還考慮周圍環(huán)境對(duì)物體表面的影響，能模擬鏡面的映象、光的折射以及相鄰表面之間的色彩輝映等精確的光照效果。 ? ? 環(huán)境光模型 ? 漫反射光模型 ? 鏡面反射光模型 ? 光強(qiáng)的衰減 材質(zhì)模型和光照模型 材質(zhì)（ material）是指物體表面對(duì)光的反射特性，使用光的反射率來表示。就材質(zhì)而言，其 RGB值的大小對(duì)應(yīng)于材質(zhì)對(duì)該色光的反射百分比。 同光源一樣，材質(zhì)也由環(huán)境色、漫反射色和鏡面反射色等分量組成，分別說明了物體對(duì)環(huán)境光、漫反射光和鏡面反射光的反射率反射程度。 材質(zhì)影響物體的顏色，在進(jìn)行光照計(jì)算時(shí)，材質(zhì)對(duì)環(huán)境光的反射率與光源的環(huán)境光相結(jié)合，對(duì)漫反射光的反射率與光源的漫反射光相結(jié)合，對(duì)鏡面光的反射率與光源的鏡面反射光相結(jié)合。對(duì)環(huán)境光與漫反射光的反射程度基本決定了材質(zhì)的顏色，而且二者十分接近。對(duì)鏡面反射光的反射率通常是白色或灰色（即對(duì)鏡面反射光中紅、綠、藍(lán)三原色的反射率相同）。鏡面反射高光最亮的地方將變成具有光源鏡面光強(qiáng)度的顏色。 材質(zhì) 名稱 環(huán)境光 反射率 漫反射光 反射率 鏡面反射光 反射率 聚光 指數(shù) 金 5 銀 6 綠寶石 3 紅寶石 3 常用物體的材質(zhì)屬性 環(huán)境光模型 物體沒有受到光源的直射，但其表面仍有一定的亮度，這是環(huán)境光（ ambient Light）在起作用。環(huán)境光是環(huán)境中其它物體散射到該物體表面后再反射出來的光。由周圍各物體多次反射所產(chǎn)生的環(huán)境光來自周圍各個(gè)方向，又均勻地向各個(gè)方向反射，如圖 1011所示。例如從墻壁、地板及天花板等反射回來的光是環(huán)境光。 如果用 Ia表示環(huán)境光入射強(qiáng)度的大小，則表面上一點(diǎn)對(duì)環(huán)境光的反射強(qiáng)度 Ie可表示為： aae IkI ??環(huán)境光 漫反射光模型 漫反射光（ diffuse light）可以認(rèn)為是在位置光源（點(diǎn)光源）的照射下，光被物體表面吸收后，然后重新反射出來的光。漫反射光是從一點(diǎn)照射，向多個(gè)方向反射，均勻地散布在各個(gè)方向，因此同觀察者的位置無關(guān)，如圖 1012所示。正是由于漫反射光才使我們清清楚楚地看清到物體。 朗伯 (lambert)余弦定理總結(jié)了位置光源所發(fā)出的光線照射在一個(gè)完全漫反射物體上光的反射法則。根據(jù)朗伯定律，物體漫反射出來的光強(qiáng)同入射光與物體表面法線之間夾角的余弦成正比。即 ?c o s??? pdd IkI漫反射光 鏡面反射光模型 鏡面反射光（ specular light）是朝一定方向反射的光。在光線的照射下，光滑物體會(huì)形成一片非常亮的區(qū)域，稱為高光區(qū)域。物體表面光滑，高光區(qū)域小，亮度很高；物體表面粗糙，高光區(qū)域大，
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