【正文】 2） （ 6）掃描轉(zhuǎn)換集合 N中的多邊形 基本算法 觀察者 深度緩存 (Zbuffer)算法 深度緩存 (Zbuffer)算法 ?由來 ： 幀緩沖器 – 保存各像素顏色值 (CB) z緩沖器 –保存各像素處物體深度值 (ZB) z緩沖器中的單元與幀緩沖器中的單元一一對(duì)應(yīng) （創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組， 數(shù)組的大小和屏幕的分辨率有關(guān)，等于橫向象素?cái)?shù) m和縱向象素?cái)?shù) n的乘積 ） ?思路 ： 先將 z緩沖器中個(gè)單元的初始值置為 +Zmax (大于場景中的所有 Z值 )。 其中 ， i=1, 2, … , m， j=1, 2, … , n。 ⑶ 若 zij?ZB(i, j)， 則 ZB(i, j)=zij， CB(i, j)=多邊形 ?的顏色 。 最后 ， 在 CB中存放的就是消隱后的圖形 。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)算量大 掃描線算法 在多邊形填充算法中，活性邊表的使用取得了節(jié)省運(yùn)行空間的效果。如果將小區(qū)域取成屏幕上的掃描線，就得到掃描線 Z緩沖器算法 ? 算法思想 ? 在處理當(dāng)前掃描線時(shí)，用一個(gè)一維數(shù)組作為當(dāng)前掃描線的 Zbuffer。（ 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。 3） 對(duì)每條掃描線 y，按活性多邊形表找出所有與當(dāng)前掃描線相交的多邊形。 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。其中點(diǎn)光源和分布式光源合稱直射光源 物體表面特性包括如下內(nèi)容 ： ⑴ 反射系數(shù) 由物體表面的材料和形狀決定，分為漫反射 (Diffuse Reflection)系數(shù)和鏡面反射 (Specular Reflection)系數(shù)。 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。 EPs=RP?cos i?IPs+WP(i)cosns?IPs 光照模型中各參數(shù)的圖示 Eps： P點(diǎn)反射的直射光線 IPs的光強(qiáng) RP： P點(diǎn)的漫反射系數(shù) I： P點(diǎn)的法矢量 N與入射光方向 L的夾角 Ips： 入射的直射光線的強(qiáng)度 WP(i)： P點(diǎn)的鏡面反射系數(shù) (入射角 i的函數(shù) ) EPs=RP?cos i?IPs+WP(i)cosns?IPs W(i)與 i的關(guān)系 ? WP(i)是 P點(diǎn)的鏡面反射系數(shù) (入射角 i的函數(shù) )。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。最常使用的表面明暗光滑化的方法有兩種，稱為 Gourand方法和 Phong方法 Gourand光滑方法如下： 基本思想：在每個(gè)多邊形頂點(diǎn)處計(jì)算顏色，然后在各個(gè)多邊形內(nèi)部進(jìn)行線性插值，得到多邊形內(nèi)部各點(diǎn)顏色。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, )。由棱上各點(diǎn)的亮度，插值得出面上各點(diǎn)的亮度 21412212414 yyyyIyyyyII??????23632232636 yyyyIyyyyII??????46456465645 xxxxIxxxxII??????保留 abc折痕的情況 ? 如果希望在某處不處理成光滑而要保留折痕效果 (例如 abc)方法是在頂點(diǎn) b設(shè)置 2條法線。 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