【正文】 航天大學(xué) 紋理映射 ?顏色紋理映射實(shí)現(xiàn)： ? 涉及到紋理坐標(biāo)空間、景物坐標(biāo)空間和屏幕坐標(biāo)空間 ? 步驟 ?1）將屏幕像素的四個(gè)角點(diǎn)映射到景物坐標(biāo)空間中可見的物體表面上 ?2）將景物坐標(biāo)空間映射到紋理坐標(biāo)空間 ?3）將像素所對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)空間中的多邊形內(nèi)的所有紋素的值作加權(quán)平均，結(jié)果作為物體表面的漫反射系數(shù)參與顏色計(jì)算 75 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 紋理映射 ?凸凹紋理映射： ? 通過對(duì)表面法向量進(jìn)行擾動(dòng)來產(chǎn)生凹凸不平的視覺效果； ? 定義紋理函數(shù) F(u, v)， 對(duì)理想表面 P(u, v)作不規(guī)則的位移，處理后的結(jié)果為： ),(*),(),(),(39。 vuNvuFvuPvuP ??光滑曲面 凹凸紋理 映射后 P F P` + = 76 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 紋理映射 ?紋理映射走樣： ?在生成紋理時(shí)，最簡單的取樣方法是點(diǎn)取樣，即把象素中心所對(duì)應(yīng)的紋理空間的點(diǎn)的值作為象素的紋理值，但這樣會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的失真 77 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 紋理映射 ?紋理映射反走樣： ? 適當(dāng)加密取樣之后再進(jìn)行紋理濾波， ?這需要用比屏幕更高的分辨率進(jìn)行取樣， ?然后再對(duì)樣本紋理進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波作為象素的紋理值。需要較大的計(jì)算量 ? 先對(duì)紋理圖案進(jìn)行低通濾波，再進(jìn)行取樣， ?即事先計(jì)算紋理空間中一點(diǎn)附近區(qū)域的紋理平均值，并存入查找表。 ?在生成真實(shí)圖形的紋理時(shí)，通過查表獲得紋理值 . 計(jì)算量較小，不過需要較大的存儲(chǔ)空間 未經(jīng)反走樣處理的紋理 反走樣處理后的紋理 78 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 紋理映射 ?紋理映射效果： ?真實(shí)感圖形繪制： ?顏色模型； ?光照模型； ?紋理； ?其他 ?整體光照 — 輻射度方法； ?實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形學(xué)技術(shù)； ?基于圖像的繪制技術(shù)； 79 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 80 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 整體光照模型 ?輻射度方法： ? 真實(shí)感圖形繪制技術(shù)兩個(gè)重要進(jìn)展： ?光線跟蹤算法； ?輻射度方法； ? 光線跟蹤算法成功地模擬了景物表面間的鏡面反射、規(guī)則透射及陰影等整體光照效果； ? 難于模擬景物表面之間的多重漫反射效果，因而不能反映色彩滲透現(xiàn)象 ? 1984年，美國 Cornell大學(xué)和日本廣島大學(xué)的學(xué)者分別將熱輻射工程中的輻射度方法引入到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，用輻射度方法成功地模擬了理想漫反射表面間的多重漫反射效果。 81 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 整體光照模型 ?輻射度方法 ?基于物理學(xué)的能量平衡原理； ?采用數(shù)值求解技術(shù)來近似每一個(gè)景物表面的輻射度分布； ?景物表面的輻射度分布與視點(diǎn)選取無關(guān)，輻射度方法是一個(gè)視點(diǎn)獨(dú)立的算法； 82 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 整體光照模型 ?輻射度方法： ? 輻射度依賴于兩個(gè)表面之間光能的傳輸； ? 假設(shè)輻射值在整個(gè)面片上恒定； ? 場景表述的幾何部分必須分解成更小的面片； ? 光能傳輸?shù)牧靠梢酝ㄟ^使用已知的反射表面的反射率和兩個(gè)面片的 波形系數(shù) 來計(jì)算； ? 波形系數(shù)根據(jù)兩個(gè)面片的幾何朝向來計(jì)算，可以視為第一個(gè)面片所有可能發(fā)射區(qū)域的被第二個(gè)面片所覆蓋的部分所占的比例 ； ? 輻射度是每單位時(shí)間離開曲面片的能量，是發(fā)射和反射能量的組合： ? 該方程可以應(yīng)用到每個(gè)面片。這個(gè)方程是單色的，所以彩色輻射度需要對(duì)于每個(gè)所需的色彩進(jìn)行計(jì)算 83 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 整體光照模型 ?輻射度效果： 84 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 真實(shí)感圖形繪制 ?全局光照模型： ?用數(shù)學(xué)模型來表示真實(shí)世界中的物理模型，可以很好的模擬出現(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜場景，所生成的真實(shí)感圖象可以給人以高度逼真的感覺； ?用這些模型生成一幅真實(shí)感圖象都需要較長的時(shí)間，尤其對(duì)于比較復(fù)雜的場景，繪制的時(shí)間甚至可以達(dá)到數(shù)個(gè)小時(shí)。 85 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形學(xué)技術(shù) ?實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形學(xué)技術(shù)： ?當(dāng)前圖形算法和硬件條件的限制下提出的在一定的時(shí)間內(nèi)完成真實(shí)感圖形圖象繪制的技術(shù)； ?損失一定的圖形質(zhì)量來達(dá)到實(shí)時(shí)繪制真實(shí)感圖象的目的； ?主要是通過降低顯示三維場景模型的復(fù)雜度來實(shí)現(xiàn)； ?層次細(xì)節(jié)顯示和簡化； ?基于圖象的繪制技術(shù)； 86 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形學(xué)技術(shù) ?層次細(xì)節(jié)顯示和簡化： ?一個(gè)復(fù)雜的場景可能會(huì)包含幾十甚至幾百萬個(gè)多邊形； ?當(dāng)場景中許多面片在屏幕上的投影小于一個(gè)象素，可以合并這些可見面而不損失畫面的視覺效果； ?層次細(xì)節(jié)顯示簡化技術(shù)就是在不影響畫面視覺效果的條件下，通過逐次簡化景物的表面細(xì)節(jié)來減少場景的幾何復(fù)雜性，從而提高繪制算法的效率； 87 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形學(xué)技術(shù) ?層次細(xì)節(jié)顯示和簡化： ?對(duì)一個(gè)原始多面體模型建立幾個(gè)不同逼近程度的幾何模型； ?當(dāng)從近處觀察物體時(shí)，采用精細(xì)的模型； ?當(dāng)從遠(yuǎn)處觀察物體時(shí)，則采用較粗糙的模型 88 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形學(xué)技術(shù) ?基于圖象的繪制技術(shù)： ?從一些預(yù)先生成好的真實(shí)感圖像出發(fā)，通過一定的插值、混合、變形等操作，生成不同視點(diǎn)處的真實(shí)感圖象 。 ?不需要知道復(fù)雜場景的完全幾何模型； ?僅需要與這個(gè)場景有關(guān)的一些真實(shí)感圖像； ?圖形的繪制是與場景復(fù)雜度相互獨(dú)立的，從而徹底擺脫傳統(tǒng)方法的場景復(fù)雜度的實(shí)時(shí)瓶頸； 實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形學(xué)技術(shù) ?基于圖像的繪制過程： 89 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 參考圖像合成視圖視圖插值和變換（ V i ew I nt erpo l at i on /v i ew m orp hi ng ）全視函數(shù)(Pl e nop t i c M od el i n g)幾何和圖像混合建模圖像拼接和分層一些典型方法 ?幾何和圖像混合建模： ?拍攝照片，交互指定建筑物邊緣 。 ?生成建筑物粗模型 。 ?利用基于模型的立體視覺算法精化模型 。 ?利用基于視點(diǎn)的紋理映射合成新視圖 。 ?可以通過拍攝的幾張照片合成逼真的新視圖，簡單快捷； ?只能適用于普通建筑物等外形規(guī)整的景物； 90 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 91 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形學(xué)技術(shù) ?基于圖象的繪制技術(shù)： ?視圖插值技術(shù)： ?利用了相鄰兩圖象之間的連貫性，利用兩個(gè)畫面的攝像機(jī)參數(shù)及圖象個(gè)象素點(diǎn)的深度值通過視覺基本原理來建立相鄰采樣點(diǎn)真實(shí)感圖象之間象素的對(duì)應(yīng)關(guān)系； ?在生成真實(shí)感圖象的是時(shí)候，只要插值對(duì)應(yīng)點(diǎn)的象素顏色就可以得到中間的過渡圖象； 92 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 常用動(dòng)畫軟件中的真實(shí)感技術(shù)應(yīng)用 ?3D MAX 93 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 94 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 95 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) ?頭盔 — 渲染時(shí)間 40分鐘： 96 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) ?金屬反射焦散效果 37分鐘 97 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 98 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) 1 2 3 4 課后作業(yè) 介紹 Gouraud和 Phong明暗處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和異同點(diǎn) 說明紋理表現(xiàn)的兩種方式和實(shí)現(xiàn)方法上的差異 簡要介紹兩種實(shí)時(shí)真實(shí)感圖像繪制技術(shù) 99 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) ?光照明模型： 100 2022/2/12 北京航空航天大學(xué) ?1 P45 ?2 P74 ?3 P85