计算机图形学复习课件第10章.ppt

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1、1基本概念简单光照模型基于简单光照模型的多边形绘制第十章真实感图形绘制2真实感图形绘制：通过综合利用数学、物理学、计算机以及心理学等知识在计算机图形输出设备上绘制出能够以假乱真的美丽景象。光强（度）：描述物体表面朝某方向辐射光的颜色，它既能表示光能大小又能表示其色彩组成的物理量。基本概念3光照模型（Illuminationmodel），也称明暗模型，主要用于物体表面某点处的光强度计算。基本概念4真实感图形绘制过程根据假定的光照条件和景物外观因素，依据一定的光照模型，计算可见面投射到观察者眼中的光强度大小，并将它转换成适合图形设备的颜色值，生成投影画面上每一个象素的光强度，使观察

2、者产生身临其境的感觉。基本概念5真实感图形绘制步骤在计算机中进行场景造型；进行取景变换和透视变换；进行消隐处理；进行真实感图形绘制。基本概念6简单光照模型环境光漫反射光镜面反射光光强衰减颜色处理10.1简单光照模型7简单光照模型中只考虑反射光的作用。反射光由环境光、漫反射光和镜面反射光三部分组成。简单光照模型8特点：照射在物体上的光来自周围各个方向，又均匀地向各个方向反射。P点对环境光的反射强度为环境光（BackgroundLight）图1环境光的反射9一个粗糙的、无光泽的表面呈现为漫反射。特点：光源来自一个方向，反射光均匀地射向各个方向。由Lambert余弦定理可得点P处漫反

3、射光的强度为：漫反射光（DiffuseReflection）图2漫反射10若L和N都已规格化为单位矢量，则有漫反射光（DiffuseReflection）图2漫反射11对于彩色漫反射光（DiffuseReflection）对于多个漫反射光源KdR,KdG,KdB分别为R，G，B三基色的漫反射系数，IdR,IdG,IdB为漫反射光强Id的三个RGB分量12镜面反射遵循反射定律，入射光和反射光分别位于表面法矢的两侧。如果观察者正好处在P点的镜面反射方向上，就会看到一个比周围亮得多的高光点。镜面反射光图3镜面反射13镜面反射情况由Phong模型给出：镜面反射光图3镜面反射若R和V已规

4、格化为单位矢量，则：14从视点观察到物体上任一点P处的光强度I应为环境光反射光强度Ie、漫反射光强度Id以及镜面反射光的光强度Is的总和：物体表面光强计算15光在传播的过程中，其能量会发生衰减。光照模型中必须考虑光强衰减，否则会影响生成图形的真实效果。光强的衰减可以采用常数衰减、一次函数衰减和二次函数衰减等。光强衰减16常用的二次衰减函数光强衰减17恒定光强Gouraud明暗处理Phong明暗处理10.2基于简单光照模型的多边形绘制18只用一种颜色绘制整个多边形光源在无穷远处，则多边形上所有点的L·N为常数，衰减函数也是一个常数。视点在无穷远处，则多边形上所有点的V·R为常数。

5、多边形是景物表面的精确表示，即不是一个含曲线面景物的近似表示。恒定光强19Gouraud明暗处理方法，又称为亮度插值明暗处理，它通过对多边形顶点颜色进行线性插值来绘制其内部各点，其步骤为：计算每个多边形顶点处的平均单位法矢量；对每个顶点根据简单光照模型来计算其光强；在多边形表面上将顶点强度进行线性插值。Gouraud明暗处理20双线性插值方法Gouraud明暗处理图4Gouraud明暗处理的双线性插值这种算法的缺点有哪些?双线性光强插值解决了相邻多边形之间的颜色突变问题，镜面反射效果不太理想，相邻多边形的边界处的马赫带效应不能完全消除什么是马赫带效应？马赫(Mach)带效应:是

6、一种视觉特性,当观察画面上具有常数光强的区域时,在其边界处眼睛所感受到的明暗度常常会超出实际值。改进－Phong提出双线性法向插值，以时间为代价，引入镜面反射，解决高光问题它在光强发生急剧变化的地方都会出现，使得在边缘两边的物体表面看上去更亮或更暗了。23Phong明暗处理方法，又称为法矢量插值明暗处理，它对多边形顶点的法矢量进行插值以产生中间各点的法矢量，其步骤为：计算每个多边形顶点处的平均单位法矢量；用双线性插值方法求得多边形内部各点的法矢量。最后按光照模型确定多边形内部各点的光强。Phong明暗处理24矢量双线性插值方法Phong明暗处理图5Phong明暗处理的矢量双线性

7、插值