【正文】 該模型對(duì)應(yīng)于圓柱坐標(biāo)系中的一個(gè)圓錐形子集 ， 如圖所示 HSV模型對(duì)應(yīng)于畫家配色的方法。如圖所示 CIE色度圖 CIE色度圖的一個(gè)重要用途是定義顏色域 (color gamut)，或稱顏色區(qū)域 (color range)，以便顯示疊加顏色的效果。用這種原色的 混合匹配能產(chǎn)生光譜中的每一種顏色， 其匹配過程可表示為： C=rR+gG+Bb 但是有不少試驗(yàn)光無法用三色光相加的方法獲得匹配， 例如藍(lán)綠色，所以人們希望找出另一組原色來替代 R、 G、 B，即 CIE色度圖。 彩色圖形顯示器（ CRT）上每個(gè)像素都是由紅、綠、藍(lán)三種熒光點(diǎn)組成。一張白紙看起來為白色，就因?yàn)樗诎坠庹丈湎?，把所有顏色都反射掉了，什么光也沒有被吸收。39。有必要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理 ?對(duì)于多面體，常采取鏈表構(gòu)成的樹形結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層表達(dá)與管理。 Vi是多邊形的頂點(diǎn) ， 坐標(biāo)為 (xi, yi, zi)， 1≤i≤n。由此得到視線跟蹤軌跡上的一系列交點(diǎn) P0， P1， P2， … ，Pn。 （ 2）來自 V的鏡面反射方向 R的其它物體反射或折射來的光的亮度 Isl。位于編號(hào) i的原始景物多邊形上的曲面細(xì)節(jié)多邊形也注以編號(hào) i。 Gouraud明暗處理會(huì)造成表面上出現(xiàn)過亮或過暗的條紋，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)，解決高光問題 ? 明暗變化失常 ? 馬赫帶效應(yīng) Gourand光滑化方法 ? 基本思想 ：通過對(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 Phong光滑方法 Phong著色方法 NA由 N N2線性插值得到： BABAAABBPBBBAAANxxxxNxxxxNNyyyyNyyyyNNyyyyNyyyyN??????????????????3311131322111212兩種方法的比較 1 ? Phong著色方法繪制的圖形比 Gouraud方法更真實(shí)，體現(xiàn)在兩個(gè)方面：高光區(qū)域的擴(kuò)散，產(chǎn)生正確的高光區(qū)域 1. Phong著色方法計(jì)算量遠(yuǎn)大于 Gouraud著色方法 2. 在處理某些多邊形分割的曲面時(shí)， Phong算法還不如Gouraud算法好 兩種方法的比較 2 ? Phone方法可以產(chǎn)生正確的高光區(qū)域 Gouraud Phone 兩種方法的比較 3 陰影生成 ? 目的：增加圖形的立體感和場(chǎng)景的層次感 ，真實(shí)感 陰影可分為兩種： 本影 ： 本影即景物表面上那些沒有被光源（景物中所有特定光源的集合）直接照射的部分 半影 ： 而半影指的是景物表面上那些被某些特定光源（或特定光源的一部分）直接照射但并非被所有特定光源直接照射的部分。由棱上各點(diǎn)的亮度，插值得出面上各點(diǎn)的亮度 Step1: 計(jì)算多面體頂點(diǎn)的法線方向 ? 設(shè)與多面體頂點(diǎn) 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, )。對(duì)于光滑發(fā)亮的金屬表面， n值取得大，從而產(chǎn)生會(huì)聚的高光點(diǎn) 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(diǎn)處透射出的光強(qiáng) TP： P點(diǎn)的透射系數(shù) (取值范圍為 0~1) Ipb： 到達(dá) P點(diǎn)背后的光強(qiáng) 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(diǎn)處所發(fā)光強(qiáng) EP的計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，曲面體 (例如球 )通常是用多面體逼近表達(dá)的。 ⑶ 表面方向 光照模型及其實(shí)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(gè)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。 4） 當(dāng)掃描線對(duì)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(jìn)行顯示并對(duì)下一條掃描線進(jìn)行處理，即掃描線的 y=y+1 此時(shí)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。（ 采用增量算法計(jì)算深度 ） ? 寫幀緩存 ? 掃描線算法的基本步驟如下： 1） 對(duì)每個(gè)多邊形求取其頂點(diǎn)中所含的 y的最小值 ymin和最大值 ymax，按 ymin進(jìn)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。設(shè)平面方程為： ? 則多邊形面上的點(diǎn)（ x， y）所對(duì)應(yīng)的深度值為： 0???? DCzByAxCDByAxz )( ????C≠0 深度值的計(jì)算 （ 41） （ 42） ? 若已計(jì)算出（ x， y）點(diǎn)的深度值為 zi，沿 x方向相鄰連貫點(diǎn)（ x+1， y）的深度值 zi+1可由下式計(jì)算： ? 沿多邊形左邊界遞歸計(jì)算邊界上各點(diǎn)的坐標(biāo)： ? m為該邊的斜率，沿該邊的深度也可以遞歸計(jì)算出來，即： CAzCDByxAzii ????????])1([1mxx ii11 ???CBmAzCDyBmxAz iiii??????????])1()1([1（ 43） （ 44） （ 45） ? 如果該邊是一條垂直邊界，則計(jì)算公式簡(jiǎn)化為： ? 對(duì)于每條掃描線，首先根據(jù)公式（ 45）計(jì)算出與其相交的多邊形最左邊的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的深度值，然后，該掃描線上所有的后續(xù)點(diǎn)由（ 43）式計(jì)算出來 ? 所有的多邊形處理完畢，即得消隱后的圖形 CBzzii ???? 1（ 46） 缺點(diǎn)： (1) ZB和 CB兩個(gè)緩存數(shù)組占用的存儲(chǔ)單元太多 ，需要有一個(gè)較大容量的 Z—Buffer (2) 在每個(gè)多邊形占據(jù)的每個(gè)像素處都要計(jì)算深度值，計(jì)算