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1、1,真实感显示,2,真实感显示,概述 基本光照模型 明暗处理 透明 阴影 纹理 自然景物模拟 反失真技术,3,概述,应用与 主要技术,真实感图形,消隐,明暗,阴影,纹理,自然景物,光照,4,光照模型,基本概念,消隐,物体表面点或边的可见性计算 （Color计算）,光照,物体表面点的光强度计算（Intensity）,5,光照模型,光强度计算,6,光照模型,光强度计算,反射,光源,环境光,点光源,7,光照模型,光强度计算,反射,反射,镜面反射,漫反射,8,光照模型,光强度计算,反射,折射,镜面折射,漫折射,9,光照模型,环境光计算,反射,环境光 来自环境的漫照射，是一种分布光源。 光线被环境经过一
2、系列的反射、折射以后， 无法精确的定量计算,10,光照模型,环境光计算,反射,环境光 强度：II K I：环境光强度 （白天，黑夜） K：环境光的漫反射系数 （晴天、阴天、下雾；0 K 1 ）,11,光照模型,点光源计算,反射,点光源 直接入射的光（太阳、灯）； 数量有限，可以精确计算； 计算时分 漫反射、镜面反射、折射分别进行,12,光照模型,漫反射,反射,漫反射 光源发出的光穿过物体表面，被吸收后重新发射出来的光。 颜色 物体颜色 （白光照在蓝色物体，漫反射光蓝色）,13,光照模型,漫反射,反射,漫反射 无方向性,14,光照模型,漫反射,反射,漫反射 强度计算 IIp Kd cos( )
3、I ：表面反射光的强度 Ip ：从点光源发出的入射光的强度 Kd：漫反射系数（0 Kd 1 ） ：入射光与表面法线的夹角,15,光照模型,镜面反射,反射,镜面反射 光源被物体表面直接反射回来的光。 颜色 光颜色 （白光照在蓝色物体，镜面反射光蓝色）,16,光照模型,镜面反射,反射,镜面反射 有方向性,17,光照模型,镜面反射,反射,镜面反射 强度计算 IIp Kscos( ) I ：表面镜面反射光的强度 Ip ：从点光源发出的入射光的强度 Ks : 镜面反射系数 ：视线与表面法线的夹角,n,18,光照模型,基本光照模型,Phong光照模型,环境光、漫反射光、镜面反射光三个分量的组合。,强度：I
4、I环境光 ( I漫反射光 I镜面反射光)点光源 有多点光源时： II环境光 ( I漫反射光i I镜面反射光i),L：入射光方向单位矢量 R：反射光方向单位矢量 V：视线方向单位矢量,19,光照模型,基本光照模型,距离效应,方向相同，强度相同的光，在不同的 距离有不同的效果。,d：视点与物体距离 k：光的衰减系数,20,光照模型,基本光照模型,颜色的确定,将光源分为红、黄、蓝（R、G、B）三基色，分别计算各自的强度：,红色：,同理可求得绿色和蓝色的强度。 三种颜色光的强度进行调色，得出最终的颜色。,21,明暗处理,Gourand的 明暗处理,基本思想：对亮度作双曲线性插值,. a,. b,. p
5、,22,明暗处理,Gourand的 明暗处理,nB =(n1+n2+n3+n4)/4,23,明暗处理,Gourand的 明暗处理,缺点: (1)马赫现象（亮带或黑带） (2)高光问题,P点应有高光，但是A、B、C无高光，所以P点不可能出现高光。,P .,24,明暗处理,Phong模型,基本思想： 离散的法向量线性插连续的法向量插值函数 非线性的强度插值公式,na= n1与n2的线性插值； nb= n1与n4的线性插值； np= na与nb的线性插值；,25,透 明,基本概念,当光穿过透明物体时，会发生反射和透射。,1sin= 2sin 1和2分别为两种媒质中的折射率,26,透 明,基本概念,原
6、来不可见的物体变成可见，可见的物体变成不可见。,折射现象产生的失真,透射也有：镜面透射和漫透射,27,透 明,计算,不考虑折射和漫透射，可简单地 模拟透明现象：,人眼接受到的p点的光亮度由两部分组成： P点反射光能 (1-t)Ic Pt点折射光能 tIt 所以，I= (1-t)Ic + tIt t=0, A物体不透明 t=1, A物体透明,28,阴 影,基本概念,景物中没有被光源直接照射到的暗区就是阴影。 阴影可分为本影和半影。,29,阴 影,多边形裁剪法,基本思想：通过光源和视点两次消隐生成阴影,视线,30,阴 影,Z缓冲器方法,基本思想: (1)相对于光源作Z-Buffer处理 (2)相对
7、于View作Z-Buffer处理,31,纹 理,基本概念,计算机图形学中物体表面细节成为纹理。 表面纹理包括颜色纹理与几何纹理。,32,纹 理,纹理映射,一般假定映射函数为一个线性函数： =AuB =CvD,33,自然景物模拟,法向扰动法,由Blinn于1978年提出，主要用于模拟表面 凹凸不平的景物，如，果皮、波浪、云彩等。,方法：在表面的每一点上沿其表面法向产生一个新的向量。该向量很小，不致影响表面形状，但对表面该点处的法向产生很大的扰动。,34,自然景物模拟,碎化表面法,利用不规则的碎片平面来模拟地形起伏， 特别是岩石多的地形。,35,自然景物模拟,粒子系统,采用许多简单的微小粒子作为基本元素来表示 不规则模糊物体，如火、云、水、森林等。,36,反失真技术,产生混淆 的原因,图形反混淆又称图形反走样。 从信号理论的角度，图形混淆是因为采样 频率过低。,37,反失真技术,反混淆方法,第一类：提高采样频率,加权表,38,反失真技术,反混淆方法,第二类：用面积采样代替点采样,按面积对物体的光亮度进行加权平均。 I=I1A1+ I2A2 + I3A3 + I4A4 + I5A5 +,
