第10章--真 实感图形绘制.pptVIP

矢量双线性插值方法 Phong明暗处理 Phong明暗处理的矢量双线性插值 10.4 阴影 从理论上来说，从视点以及从光源看过去都是可见的面不会落在阴影中，只有那些从视点看过去是可见的，而从光源看过去是不可见的面，肯定落在阴影之内。 阴影分为自身阴影和遮挡阴影。 产生阴影 产生具有阴影的图形绘制算法 将视点移到光源位置，用多边形区域排序消隐算法，将多边形分成两大类：向光多边形和背光多边形。 将视点移到原来的观察位置，对向光多边形和背光多边形进行消隐，并选用一种光照模型计算多边形的亮度，就可得到有阴影效果的图形。 10.5 景物表面的模拟 颜色纹理：通过颜色色彩或明暗度的变化体现出来的表面细节。 几何纹理：由于不规则的细小凹凸造成的。 颜色纹理取决于物体表面的光学属性，而几何纹理由物体表面的微观几何形状决定。 10.5.1 用多边形模拟表面细节 简单地模拟景物表面细节的方法是用多边形，称为表面图案多边形，来模拟纹理的结构和模式。 处理时，首先根据待生成的颜色纹理构造表面图案多边形，然后将表面图案多边形覆盖到物体的表面上。 10.5.2 纹理的定义和映射 生成颜色纹理的一般方法，是预先定义纹理模式，然后建立物体表面的点与纹理模式的点之间的对应。当物体表面的可见点确定之后，以纹理模式的对应点参与光照模型进行计算，就可把纹理模式附到物体表面上。这种方法称为纹理映射（Texture Mapping）。 纹理的定义和映射 纹理映射中纹理空间、物体空间和象素空间的变换 纹理空间 (s,t)数组坐标 物体空间 (u,v)表面参数 象素空间 (x,y)象素坐标 纹理和表面变换 观察和投影变换 象素区 物体表面 纹理模式 观察投影变换的逆变换 纹理映射变换的逆变换 10.5.3 凹凸映射 1978年，Blinn提出了一种无需修改表面几何模型，即能模拟表面凹凸不平效果的有效方法——凹凸映射技术(Bump Mapping)。 10.6 整体光照模型与光线跟踪 10.6.1 整体光照模型 能同时模拟光源和环境照明效果的光照模型称为整体光照模型。整体光照模型的典型代表是Whitted模型及辐射度模型。 一个完整的光照模型应该包括由光源和环境引起的漫反射分量、镜面反射分量、规则透射分量以及漫透射分量等。 仅考虑由光源引起的漫反射分量和镜面反射分量，而环境反射分量则简单地用一常数来代替，这类光照模型称为局部光照模型。 能同时模拟光源和环境照明效果的光照模型称为整体光照模型。 整体光照模型的典型代表是Whitted模型及辐射度模型。 10.6 整体光照模型与光线跟踪 Whitted光照模型 Whitted在简单光照模型中增加了环境镜面反射光和环境规则透射光，以模拟周围环境的光投射在景物表面上产生的理想镜面反射和规则透射现象。 物体表面的镜面反射和投射 10.6.2 光线跟踪算法 x y z 投影平面 光线跟踪（Ray Tracing）方法基于几何光学的原理，通过模拟光的传播路径来确定反射、折射和阴影等。 本章小结 真实感图形绘制、光照模型、简单光照模型、整体光照模型等基本概念。 Gouraud和Phong明暗处理的方法。 阴影的概念和产生来源 景物表面模拟的基本方法 主要内容 基本概念 简单光照模型 基于简单光照模型的多边形绘制 阴影 物体表面细节的模拟 整体光照模型与光线追踪 10.1 基本概念 计算机生成三维真实图形的步骤： 1、在计算机中生成场景造型； 2、进行裁剪和透视变换； 3、消隐处理 4、真实感图形绘制 什么是真实感图形绘制？ 即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，使观察者产生身临其境的感觉。 光强 描述物体表面朝某方向辐射的光的颜色，它既能表示光能大小又能表示其色彩组成的物理量。 光照模型（illumination model） 也称明暗模型，主要用于物体表面某点处的光强度计算。 简单的光照模型 仅考虑光源照射在物体表面产生的反射光，通常假定物体表面是光滑的并且由理想材料构成，所生成的图形可以模拟出不透明物体表面的光照明暗过渡效果，具有一定的真实感。 复杂的光照明模型 除了考虑反射光外，还要考虑：周围环境的光、物体的透明度、阴影、物体表面细节、光源位置和个数等。通盘考虑，所以又称为整体光照模型，可以模拟出镜面映像、透明等效果。 10.2 简单光照模型 光源：点光源； 物体：非透明物体，表面光滑?透射光和 散射光不计；被吸收到物体内部的 光不会产生视觉效果，忽略不计； 因此，简单光照模型只考虑反射光。 反射光包括：环境光、漫反射光、镜面反射光。