【正文】 航天大學 紋理映射 ?顏色紋理映射實現(xiàn)： ? 涉及到紋理坐標空間、景物坐標空間和屏幕坐標空間 ? 步驟 ?1）將屏幕像素的四個角點映射到景物坐標空間中可見的物體表面上 ?2）將景物坐標空間映射到紋理坐標空間 ?3）將像素所對應的紋理坐標空間中的多邊形內(nèi)的所有紋素的值作加權平均，結果作為物體表面的漫反射系數(shù)參與顏色計算 75 2022/2/12 北京航空航天大學 紋理映射 ?凸凹紋理映射： ? 通過對表面法向量進行擾動來產(chǎn)生凹凸不平的視覺效果； ? 定義紋理函數(shù) F(u, v)， 對理想表面 P(u, v)作不規(guī)則的位移，處理后的結果為： ),(*),(),(),(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 紋理映射 ?紋理映射走樣： ?在生成紋理時，最簡單的取樣方法是點取樣，即把象素中心所對應的紋理空間的點的值作為象素的紋理值，但這樣會引發(fā)嚴重的失真 77 2022/2/12 北京航空航天大學 紋理映射 ?紋理映射反走樣： ? 適當加密取樣之后再進行紋理濾波， ?這需要用比屏幕更高的分辨率進行取樣， ?然后再對樣本紋理進行適當?shù)臑V波作為象素的紋理值。需要較大的計算量 ? 先對紋理圖案進行低通濾波，再進行取樣， ?即事先計算紋理空間中一點附近區(qū)域的紋理平均值，并存入查找表。 ?在生成真實圖形的紋理時，通過查表獲得紋理值 . 計算量較小，不過需要較大的存儲空間 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 紋理映射 ?紋理映射效果： ?真實感圖形繪制： ?顏色模型； ?光照模型； ?紋理； ?其他 ?整體光照 — 輻射度方法； ?實時真實感圖形學技術； ?基于圖像的繪制技術； 79 2022/2/12 北京航空航天大學 80 2022/2/12 北京航空航天大學 整體光照模型 ?輻射度方法： ? 真實感圖形繪制技術兩個重要進展： ?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大學和日本廣島大學的學者分別將熱輻射工程中的輻射度方法引入到計算機圖形學中，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 整體光照模型 ?輻射度方法 ?基于物理學的能量平衡原理； ?采用數(shù)值求解技術來近似每一個景物表面的輻射度分布； ?景物表面的輻射度分布與視點選取無關，輻射度方法是一個視點獨立的算法； 82 2022/2/12 北京航空航天大學 整體光照模型 ?輻射度方法： ? 輻射度依賴于兩個表面之間光能的傳輸； ? 假設輻射值在整個面片上恒定； ? 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面片的 波形系數(shù) 來計算； ? 波形系數(shù)根據(jù)兩個面片的幾何朝向來計算，可以視為第一個面片所有可能發(fā)射區(qū)域的被第二個面片所覆蓋的部分所占的比例 ； ? 輻射度是每單位時間離開曲面片的能量，是發(fā)射和反射能量的組合： ? 該方程可以應用到每個面片。這個方程是單色的，所以彩色輻射度需要對于每個所需的色彩進行計算 83 2022/2/12 北京航空航天大學 整體光照模型 ?輻射度效果： 84 2022/2/12 北京航空航天大學 真實感圖形繪制 ?全局光照模型： ?用數(shù)學模型來表示真實世界中的物理模型，可以很好的模擬出現(xiàn)實世界中的復雜場景，所生成的真實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感圖象都需要較長的時間，尤其對于比較復雜的場景，繪制的時間甚至可以達到數(shù)個小時。 85 2022/2/12 北京航空航天大學 實時真實感圖形學技術 ?實時真實感圖形學技術： ?當前圖形算法和硬件條件的限制下提出的在一定的時間內(nèi)完成真實感圖形圖象繪制的技術； ?損失一定的圖形質(zhì)量來達到實時繪制真實感圖象的目的； ?主要是通過降低顯示三維場景模型的復雜度來實現(xiàn)； ?層次細節(jié)顯示和簡化； ?基于圖象的繪制技術； 86 2022/2/12 北京航空航天大學 實時真實感圖形學技術 ?層次細節(jié)顯示和簡化： ?一個復雜的場景可能會包含幾十甚至幾百萬個多邊形； ?當場景中許多面片在屏幕上的投影小于一個象素，可以合并這些可見面而不損失畫面的視覺效果； ?層次細節(jié)顯示簡化技術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節(jié)來減少場景的幾何復雜性，從而提高繪制算法的效率； 87 2022/2/12 北京航空航天大學 實時真實感圖形學技術 ?層次細節(jié)顯示和簡化： ?對一個原始多面體模型建立幾個不同逼近程度的幾何模型； ?當從近處觀察物體時，采用精細的模型； ?當從遠處觀察物體時，則采用較粗糙的模型 88 2022/2/12 北京航空航天大學 實時真實感圖形學技術 ?基于圖象的繪制技術： ?從一些預先生成好的真實感圖像出發(fā)，通過一定的插值、混合、變形等操作，生成不同視點處的真實感圖象 。 ?不需要知道復雜場景的完全幾何模型； ?僅需要與這個場景有關的一些真實感圖像； ?圖形的繪制是與場景復雜度相互獨立的，從而徹底擺脫傳統(tǒng)方法的場景復雜度的實時瓶頸； 實時真實感圖形學技術 ?基于圖像的繪制過程： 89 2022/2/12 北京航空航天大學 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 91 2022/2/12 北京航空航天大學 實時真實感圖形學技術 ?基于圖象的繪制技術： ?視圖插值技術： ?利用了相鄰兩圖象之間的連貫性，利用兩個畫面的攝像機參數(shù)及圖象個象素點的深度值通過視覺基本原理來建立相鄰采樣點真實感圖象之間象素的對應關系； ?在生成真實感圖象的是時候，只要插值對應點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 常用動畫軟件中的真實感技術應用 ?3D MAX 93 2022/2/12 北京航空航天大學 94 2022/2/12 北京航空航天大學 95 2022/2/12 北京航空航天大學 ?頭盔 — 渲染時間 40分鐘： 96 2022/2/12 北京航空航天大學 ?金屬反射焦散效果 37分鐘 97 2022/2/12 北京航空航天大學 98 2022/2/12 北京航空航天大學 1 2 3 4 課后作業(yè) 介紹 Gouraud和 Phong明暗處理技術的優(yōu)缺點和異同點 說明紋理表現(xiàn)的兩種方式和實現(xiàn)方法上的差異 簡要介紹兩種實時真實感圖像繪制技術 99 2022/2/12 北京航空航天大學 ?光照明模型： 100 2022/2/12 北京航空航天大學 ?1 P45 ?2 P74 ?3 P85