【正文】 i+(b1+b2+…+ bn)j+(c1+c2+…+ )k Step2: 用光照模型求得 V點(diǎn)的亮度 Step3:由兩頂點(diǎn)的亮度，插值得出棱上各點(diǎn)的亮度。即它是一種顏色插值著色方法 基本步驟： ⑴ 先計(jì)算出多面體頂點(diǎn)的法線方向 ⑵ 用光照模型求得 V點(diǎn)的亮度 ⑶ 由兩頂點(diǎn)的亮度，插值得出棱上各點(diǎn)的亮度。這時，分別計(jì)算各個面的亮度，就會在多邊形與多邊形的交界處產(chǎn)生明暗的連續(xù)變化，影響曲面的顯示效果 解決方法： 采用插補(bǔ)的方法，使得表面明暗光滑化。由于 W(i)的計(jì)算比較復(fù)雜，實(shí)際中常用一個常數(shù) W代替 n控制高光的聚散，它和 P點(diǎn)的材料有關(guān)。此時，物體表面會發(fā)生兩類反射，即 漫反射 和 鏡面反射 ? 在直射照明下，物體表面 P點(diǎn)的漫反射和鏡面反射的模型根據(jù) Lambert定律和 BuiTuong Phong的實(shí)驗(yàn)提出 (圖 )。 ⑵ 透射系數(shù) 記為 Tp，描述物體透射光線的能力，且有 0≤Tp≤1。 – 在第（３）步掃描線與多邊形求交時，可對多邊形建立活性邊表，以提高效率，當(dāng)然在每次處理新的掃描線時也要更新活性邊表 – 在計(jì)算 z值時可以和在 Zbuffer算法中一樣，利用多邊形中點(diǎn)與點(diǎn)間的水平和垂直相關(guān)性 光源特性和物體表面特性 Shading ：顯示一個物體的色彩以及色彩在光照環(huán)境下的明暗變化的描繪方法 (相關(guān)因素：光源特性和物體表面特性 ) 一：光源特性 包括 1： 光的色彩 （ R、 G、 B ） 2： 光的強(qiáng)度 由 R， G， B三種色光的強(qiáng)弱決定，總的光強(qiáng)為： Total_Value=*Value_R+*Value_G+*Value_B 點(diǎn)光源 3： 光的方向 分布式光源 漫射光源 光照模型 三種光源 右邊是三種光源的示意圖。對每個活性多邊形，求出掃描線在此多邊形內(nèi)的部分，對這些部分中每個象素 x計(jì)算多邊形在此處的 Z值，若 Z大于 Z(x)，則置 Z(x)為 Z， I(x)為多邊形在此處的顏色值。 2）從下到上依次對每一條掃描線進(jìn)行消隱處理，對每條掃描線上的點(diǎn)置初值， Z值 Z(x)取為最大，顏色 I(x)取為背景色。首先找出與當(dāng)前掃描線相關(guān)的多邊形，以及每個多邊形中相關(guān)的邊對 ? 對每一個邊對之間的小區(qū)間上的各像素，計(jì)算深度，并與 Zbuffer中的值比較，找出各像素處可見平面。用同樣的思想改造 Zbuffer算法：將整個繪圖區(qū)域分割成若干個小區(qū)域，然后一個區(qū)域一個區(qū)域地顯示，這樣 Z緩沖器的單元數(shù)只要等于一個區(qū)域內(nèi)像素的個數(shù)就可以了。 這個算法的關(guān)鍵在第⑵步，要盡快判斷出 哪些點(diǎn)落在一個多邊形內(nèi) ， 并盡快求出一個點(diǎn)的 深度值 ? 若已知多邊形的方程，則可用增量法計(jì)算掃描線每一個像素的深度。 ⑷ 對每個多邊形重復(fù) ⑵ 、 ⑶ 兩步 。 ⑵ 對多邊形 ?， 計(jì)算它在點(diǎn) (i, j)處的深度值 zi, j。當(dāng)要改變某個像素的顏色值時，首先檢查當(dāng)前多邊形的深度值是否小于該像素原來的深度值（保存在該像素所對應(yīng)的 Z緩沖器的單元中），如果小于，說明當(dāng)前多邊形更靠近觀察點(diǎn)，用它的顏色替換像素原來的顏色；否則說明在當(dāng)前像素處，當(dāng)前多邊形被前面所繪制的多邊形遮擋了，是不可見的，像素的顏色值不改變 x y z 視線方向 視點(diǎn)位置 屏幕像素 F — Buffer Z—Buffer 投影面 深度緩存算法 ( Z— Buffer算法 ) Z— Buffer 用于存放與屏幕上像素點(diǎn)對應(yīng)的物體上點(diǎn)的深度值 Zbuffer算法的步驟 如下： ⑴ 初始化 ZB和 CB， 使得 ZB(i, j)=Zmax， CB(i, j)=背景色 。否則，從 L中取出一個多邊形 PB，并從集合 L中去掉 PB，用 A對 PB的投影 B進(jìn)行裁剪，得到 Bin （ 5）若 Bin為空，即沒有重疊部分，轉(zhuǎn)（ 4）；否則求出重疊多邊形 PAin和 PBin各自頂點(diǎn)的 z值，據(jù)此比較其深度，以確定 PA是否是離視點(diǎn)較近的多邊形。否則對 M中的所有多邊形按 Zmin(P)由小到大（由近到遠(yuǎn)）的順序進(jìn)行預(yù)排序，放入 L中 （ 3）從 L中取出當(dāng)前深度（ z值）最小的多邊形，即最近的多邊形作為裁剪多邊形 PA，求出該多邊形在 xoy面上的投影多邊形 A。在得到的多邊形中，所有內(nèi)部多邊形是不可見的，其余多邊形均為可見多邊形。如果裁剪多邊形深度大于某個內(nèi)部多邊形的深度，則恢復(fù)被裁剪的各個多邊形的原形，選擇新的裁剪多邊形，回到步驟⑶再做，否則做步驟⑸。 ⑶ 用裁剪多邊形對那些深度值更大的多邊形進(jìn)行裁剪。用區(qū)域排序算法消隱，需要用到一個多邊形裁剪算法 區(qū)域排序算法（ 1） 面消隱 ? 當(dāng)對兩個形體相應(yīng)表面的多邊形進(jìn)行裁剪時，我們稱用來裁剪的多邊形為裁剪多邊形，另一個多邊形為被裁剪多邊形 ? 算法要求多邊形的邊都是有向的，不妨設(shè)多邊形的外環(huán)總是順時針方向的，并且沿著邊的走向，左側(cè)始終是多邊形的外部，右側(cè)是多邊形的內(nèi)部 ? 若兩多邊形相交，新的多邊形可以用“遇到交點(diǎn)后向右拐”的規(guī)則來生成 ? 于是被裁剪多邊形被分為兩個乃至多個多邊形；我們把其中落在裁剪多邊形外的多邊形叫作外部多邊形；把落在裁剪多邊形之內(nèi)的多邊形叫作內(nèi)部多邊形 區(qū)域排序算法（ 2） 算法的步驟： ⑴ 進(jìn)行初步深度排序，如可按各多邊形 z向坐標(biāo)最小值 (或最大值、平均值 )排序。 （ 3）若 zP＜ zP1且 zq＞ zq1或 zP＞ zP1且 zq＜ zq1，則 PQ部分在 F面之前，部分在 F面之后。為了減少比較和計(jì)算的工作量，檢驗(yàn)分兩步進(jìn)行：粗略檢驗(yàn)和精確檢驗(yàn) ? 粗略檢驗(yàn) – 設(shè)視點(diǎn)在 z軸正向無窮遠(yuǎn)處。 ? 深度檢驗(yàn) – 深度檢驗(yàn)的目的是為了判別線段與多邊形沿著視線方向的前后遮擋關(guān)系。最后，對這些區(qū)間進(jìn)行求并集運(yùn)算，即可確定總的隱藏子線段的位置，余下的則是可見子線段 （右圖） ? 包圍盒 – 任意一個形體的能夠包圍它的最小簡單外圍形體 ? 一個好的包圍盒要具有兩個條件 ? 包圍盒充分緊密包圍著形體 ? 包圍盒本身為簡單形體，對其的測試比較簡單 采用某些手段減少運(yùn)算復(fù)雜度 – 應(yīng)用 — 避免盲目求交 ? 例如：兩個空間多邊形 A、 B在投影平面上的投影分別為 A’， B’ ，因?yàn)?A’ 、 B’的矩形包圍盒不相交，則 A’、 B’不相交，無須進(jìn)行遮擋測試。處理方法比較簡單 2) 線段與多邊形 相交 。 ? 視線方向與外法線的關(guān)系如圖 0cos ?i? 20 ?? ?? i0cos ?i? ??? ?? i2V N 平面 P θ X Y Z 視線方向與外法線的關(guān)系 ? 視線矢量平行于某一基本坐標(biāo)軸時夾角的計(jì)算 – 當(dāng)視線矢量 vi平行于某一基本坐標(biāo)軸時，那么平面的外法矢量 n{A， B， C}與視線矢量的夾角就是外法矢量 n與某一基本坐標(biāo)軸的夾角，分別用 α、 β、 γ表示視線矢量平行 X、 Y、 Z軸時平面的外法矢量 n{A， B， C}與坐標(biāo)軸的夾角 ? 當(dāng)視線矢量平行 Z軸時，有 ? 同理，若視線矢量平行 X軸時，某平面的可見性由該平面外法矢量 n在