真实感图形的绘制.pptVIP

一般来说，物体表面入射光除来自光源外，还来自四面八方不同景物表面的反射。局部光照明模型简单地将周围环境对景物表面光亮度的贡献概括成一均匀入射的环境分量并用一常数表示，忽略了来自环境的镜面反射光和漫射光，使图形真实性受到影响。第63页，共107页，星期日，2025年，2月5日1、透射光亮度的简单模拟I=(1-tt)Ic+ttIt,0≤tt≤1第64页，共107页，星期日，2025年，2月5日在玻璃杯的边缘处，由于介质的厚度增加，因而使透明度降低。这时可取下式来表现这种效果：tt=tmin+(tmax–tmin)[1-(1-)]2、Whitted光照明模型Whitted在Phong模型中增加了环境镜面反射光亮度Is和环境规则透射光亮度It，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。第65页，共107页，星期日，2025年，2月5日Whitted模型基于下列假设：景物表面向空间某方向V辐射的光亮度I由三部分组成，一是由光源直接照射引起的反射光亮度Ic，另一是沿V的规则透射方向r来的环境光Is投射在光滑表面上产生的镜面反射光，最后是沿V的规则投射方向t来的环境光It通过透射在透明体表面上产生的规则透射光，Is和It分别表示了环境在该物体表面上的镜面映像和透射映像第66页，共107页，星期日，2025年，2月5日第67页，共107页，星期日，2025年，2月5日Whitted模型可用以下公式求出：I=Ic+ksIs+ktIt其中ks和kt为反射系数和透射系数，它们均在0至1之间取值。在Whitted模型中，Ic的计算可采用Phong模型，因此，求解模型的关键是Is和It计算。由于Is和It是来自V的镜面反射方向r和规则透射方向t的环境光亮度，因而首先必须确定r和t。第68页，共107页，星期日，2025年，2月5日为此可应用几何光学中的反射定律和折射定律。设?1是V方向空间媒质的折射率，?2是物体的折射率，那么向量r和t可由下列公式得到第69页，共107页，星期日，2025年，2月5日第70页，共107页，星期日，2025年，2月5日第六节光线跟踪光线跟踪技术是从光线投射（raycasting）技术发展而来的。光线投射的基本原理很简单，假设从视点V通过屏幕象素e向场景投射一光线交场院景中的景物于P1，P2，…，Pm点,那么离视点最近的P1点就是画面在象素e处的可见点,象素e的光亮度应由P1点向P1V方向辐射的光亮度决定。如果通过V点向屏幕上的每一象素都投射光线以求得每一投射光线与场景的第一个交点（可见点），并置相应象素的光亮度为交点处的光亮度，那第我们就得到一幅完整的真实感图形。第71页，共107页，星期日，2025年，2月5日第72页，共107页，星期日，2025年，2月5日光线投射算法只能实现局部光照明效果。这种方法的突出优点是不必再单独消隐，算法简单。第73页，共107页，星期日，2025年，2月5日虽然光线在景物间的反射和折射可以无限进行下去，但在计算机中不可能做无休无止的光线跟踪，需要给出光线跟踪的结束条件。当被跟踪的光线射出画面或跟踪深度达到给定层次时，应停止跟踪过程。考虑到被跟踪光线经多次反射和透射后会衰减（由于ks和kt的作用），也可通过判别跟踪光线对显示象素光亮度I的贡献是否小于一阈值来动态控制跟踪深度。设颜色灰度等级为G（通常为255），k为所取阈值，那么凡是对显示象素光亮度I的贡献小于k个灰度级，或者说其贡献系数小于k/G的反射、透射光亮度都没有必要再计算下去。第74页，共107页，星期日，2025年，2月5日beginfor需要计算光亮度的每一象素edobegin确定通过视点V和象素e的光线R；ray-tracing(R,I,1);置e的光亮度为Iendend;procedureray-tracing(R,I,A);/*R为当前跟踪光线，I为当前跟踪光线的光亮度，A为I对总光亮度的贡献系数*/beginifAk/GthenI=0第75页，共107页，星期日，2025年，2月5日第31页，共107页，星期日，2025年，2月5日2．Gouraud方法亮度（或颜色）插值明暗法通常被称为Gouraud着色方法。增加逼近空间形体的多边形表面的