第四章真实感图形学.pptVIP

清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 HSV颜色模型HSV颜色模型是面向用户的对应圆柱坐标系的圆锥形子集圆锥的顶面对应于V=1色彩H由绕V轴的旋转角给定饱和度S取值从0到1， 由圆心向圆周过渡第29页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 画家配色方法HSV模型对应画家的配色的方法在一种纯色中加入白色以改变色浓，加入黑色以改变色深。同时加入不同比例的白色，黑色即可得到不同色调的颜色第30页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 RGB模型与HSV模型联系RGB立方体从白色顶点沿着主对角线向原点方向投影，可以得到一个正六边形，该六边形是HSV圆锥顶面的一个真子集RGB空间的主对角线， 对应于HSV空间的V轴第31页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 4．2 简单光照明模型模拟物体表面的光照明物理现象的数学模型－光照明模型简单光照明模型只考虑光源对物体的直接光照第32页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 早期发展1967年，Wylie等人第一次在显示物体时加进光照效果1970年，Bouknight提出第一个光反射模型：Lambert漫反射＋环境光1971年，Gourand提出漫反射模型加插值的思想1975年，Phong提出图形学中第一个有影响的光照明模型第33页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 相关物理知识光的传播反射定律：入射角等于反射角，而且反射光线、入射光线与法向量在同一平面上第34页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 折射定律折射定律：折射线在入射线与法线构成的平面上，折射角与入射角满足第35页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 能量关系在光的反射和折射现象中的能量分布：下标为i,d,s,t,v的能量项分别表示为入射光强，漫反射光强，镜面反射光强，透射光强，吸收光强能量是守恒的第36页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 光的度量立体角：面元ds向点光源P所张的立体角为点发光强度单位时间内通过面元ds的光能量为光通量dF点发光强度为某个方向上单位立体角的内的光通量第37页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 Phong光照明模型简单光照明模型模拟物体表面对光的反射作用光源为点光源反射作用分为镜面反射(SpecularReflection)漫反射(DiffuseReflection)物体间作用用环境光(AmbientLight)表示第38页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 Phong模型几何第39页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 Phong模型的表示理想漫反射漫反射光均匀向各方向传播，与视点无关由Lambert余弦定律，漫反射光强为是与物体有关的漫反射系数，漫反射系数有三个分量 ，分别代表RGB三原色的漫反射系数，通过调整它们来设定物体的颜色第40页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 镜面反射光对一般的光滑表面，反射光集中在一个范围内，且由反射定律决定的反射方向光强最大镜面反射光强可表示为是与物体有关的镜面反射系数，n为反射指数，反映物体表面的光泽程度，数目越大物体表面越光滑第41页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 反射方向计算镜面反射光将会在反射方向附近形成很亮的光斑，称为高光现象镜面反射光产生的高光区域只反映光源的颜色镜面反射系数是一个与物体的颜色无关的参数第42页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 环境光环境光是指光源间接对物体的影响光在物体和环境之间多次反射，最终达到平衡同一环境下的环境光光强分布均匀近似表示：为物体对环境光的反射系数第43页，共65页，星期日，2025年，2月5日清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础 Phon