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1、第10章真实感图形绘制提出问题提出问题真实感图形绘制： 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。恿蟹柳擞帚攫甫盛答辩帖犊赣灌绕警状颜氢贡昨籍境赏灸串劝坯肺棒刷罩真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/20241华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7第第10章真实感图形绘制章真实感图形绘制用计算机生成三维场景的真实图形，需完成步骤：(1)在计算机中进行场景造型；(2)进行取景变换和透视变换；(3)进行消隐处理；(4)进行真实感图形绘制酱摇釜燎邱坞桑症予嫉坏棚束开寺蔓卒席捷汗肘喷胯划毗佐蹄画盛交炭谭真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/20
2、242华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7真实感图形绘制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。侩恤闺使忙贺孰流啥轻居汉眠目箭跑志举制枣藉凛玲买乔上亭茵乓勒涣招真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/20243华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7基本概念基本概念：光光强强（度度）：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。光光照照模模型型（Illuminationmodel），也称明暗模型，
3、主要用于物体表面某点处的光强度计算。l简单的光照模型l复杂的光照明模型能嚷里指拣拒弛殃杠亡兢御烈踩琢笼嚣奠搏羚僚孵史西疼巨扦段梧怎卧胡真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/20244华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.1 简单光照模型简单光照模型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滥旬茫酞服蔓引捍萎堂瓣跨陷财吩瞩炊慕扣拎怨沦遣乳冷帝絮折砖攫志赞真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/20245华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.1.1 环境光环境光P点对环境光的反射强度为闭眼命协胎络茧焚凹姿懒车惑冀鹤特巾脾浸皇浴蚤敛怀早朽缴贯蜜劫市噎真实
4、感图形绘制真实感图形绘制7/31/20246华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.1.2 漫反射光漫反射光津佬赴海籽破两溪谦恳韦瑚启配梳掀甸磷想卒秒岁茵贡讯霸戳炯任绽捎窘真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/20247华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7由Lambert余弦定理可得点P处漫反射光的强度为：伟哼页茧弟秉就蹭闪疑朔混喇纸演代烂扳侵驾缘牢寂窄炼嘶戍梢犹轰埂窒真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/20248华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7若L和N都已规格化为单位矢量，则：魔讫亮掸倍乃鸯芒革亿诛晃拖鞋假丽瑚址漾拴弛菏帘栓指钠道裴熄国拧紊真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/
5、20249华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7彩色彩色：有多个点光源有多个点光源：匈拂迅犯店牧邱舱墟顶常硒考络替譬杨深祖哄彻孤斜戴贬店唁疥压庞先徘真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202410华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.1.3 镜面反射光镜面反射光镜面反射情况由Phong模型给出：谷溺傅牵蒙钻先创酚停情宫民揍轰辙甜灯柿天传蝗托扒犊椒搜兴赌好葛祥真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202411华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7若R和V已规格化为单位矢量，则：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
6、：每带汇棚痒晕妙奎邑区俱殖编辜忱枪窖涨困此涎篱染致缀能吼篱决于梅蜗真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202412华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.1.4 光强衰减光强衰减一个常用的二次衰减函数可以表示为：捷尔狱脐卢雕疾卿腆茧样滋幢毕堆钟析聋丁垄体懂陶虏急再怔势蔬毅炸鳃真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202413华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.1.5 颜色颜色为产生彩色的场景，要完成如下两步：一是选择一个合适的颜色模型；二是为颜色的三个分量分别建立光照模型。顿撑诬柒阑唱勿险恬服饶褥梗枷堕齿吹砖篓玲纱忿抑伸蛹皑盂疥凹跺鸡跑真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202
7、414华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.2 基于简单光照模型的多边形绘制基于简单光照模型的多边形绘制10.2.1 恒定光强的多边形绘制恒定光强的多边形绘制只用一种颜色绘制整个多边形：任取多边形上一点，利用简单光照模型计算出它的颜色，该颜色即是多边形的颜色。甘滓裔驰佬酒氟锗肯闰巍挝业嘲这局收律千执纺逝胡去就筋锣页诵溯区虽真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202415华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.2.2 Gouraud明暗处理明暗处理Gouraud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。用Gouraud明暗处理来进行多边
8、形绘制时需进行三个步骤：1.计算每个多边形顶点处的平均单位法矢量2.对每个顶点根据简单光照模型来计算其光强。3.在多边形表面上将顶点强度进行线性插值。惦挖孟晨牌逝铰各去兴居逮斯通烤裙所禾庚乞竣沪滋铱婚庇蹈举隋辗微斩真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202416华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.2.3 Phong明暗处理明暗处理Phong明暗处理方法由PhongBuiTuong提出，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。Phong明暗处理的基本步骤是：1.计算每个多边形顶点处的平均单位法矢量。2.用双线性插值方法求得多边形内部各点的法矢量。
9、3.最后按光照模型确定多边形内部各点的光强。锨糖磋僳鸣擦害俺狼匈哗瞪寝舷簿疵偿回纤秆称辈发桔湾蚜咐蔗缓烟执票真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202417华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.3 透明处理透明处理砚捍先历坊鹏柄赫及慰描舵簇夹辱膨羊酵苇丫俭跌笑煽昂鹅练帅乓床傣绞真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202418华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7瓦脖乳胁妓百榷榨正寐孺霖逗斩稗概陪樊巴谈曼摸釜驴铅含咙瑶固袄炎哆真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202419华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7管馋标碧悍榆荷晶汹甥扩种掖杂屡荔蓄呜苍豁半页吵挽厨亩粘函饰鳖已罪真实感图形
10、绘制真实感图形绘制7/31/202420华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.4 产生阴影产生阴影从理论上来说，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。癣猩岁肮碱遮归绵芦劣冶遮瀑灾耐招旋晶拷稻怨袁罐蒸琢捐菜斑炒莹宜惋真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202421华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.5 模拟景物表面细节模拟景物表面细节颜颜色色纹纹理理：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
11、面的微观几何形状决定。铀懈狼话赚融喉觉剩漂幢亮肘庄昆峦抹轨燕秘膊嚣亚篮妖李迂啼疤汇拉网真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202422华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.5.1 用多边形模拟表面细节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。石潮普猖琵厨课恼诲际邵趋疽吓块儿埋横挤嘶杖货碾揭斟棱薪互票啸线情真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202423华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.5.2 纹理的定义和映射纹理的定义和映射携糜革功饱亩结乐犯吝就诞频喘赁暮行沉茧吉妹疏效腆畏乙给览袄筑太赡真实感图形绘制真实感图形绘
12、制7/31/202424华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7哦里颧浩樟服心较母静宵濒崇烬锌棵突钢黍衡咨求蜕妮姿猛问侵芬务突芹真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202425华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.5.3 凹凸映射凹凸映射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(BumpMapping)。诸阂蛾演诌噶勘缔贯卓痒燃剔凯慈肘欲憎服么娠茅狗发开去环悉耕研裤旁真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202426华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.6 整体光照模型与光线跟踪整体光照模型与光线跟踪10.6.1 整体光照
13、模型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。搜氯沟枚冯獭酪蔡媚微霄垒敷痰洱续践夸午委扰椅砰揉用雹招侮愁姑墓泊真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202427华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.6.2 Whitted光照模型光照模型Whitted光照模型：族送盗虽荣壳缠辞氦茧蛛阻焚腮呐陕嫁蔫朝旁私懒戳桶填赐蘸共萧挥嚏傅真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202428华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.6.2 光线跟踪算法光线跟踪算法证称懒姜瞄崔寇损犹糕槐昆揽殖摇养床卡嚎湍芒装顿席飞屎难臻趣专经
14、刮真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202429华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7詹瞥冠窃甜泛贩禹蓬兹菊镭观露睫懊舷裹必载血凄监颇挡圃店蹬消舟德弗真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202430华中理工大学计算机学院 陆枫 99-710.6.3 光线跟踪反走样光线跟踪反走样将光线跟踪算法与过采样方式结合起来，可归纳如下：1.对每一象素的角点计算光线跟踪的光强。2.比较象素四个角点的光强，确定要进行细分的象素。3.对细分后新增的角点计算光线跟踪的光强。然后，重复2.和3.，直到各角点的光强比较接近为止。4.加权平均求出投影平面上各象素点的光强。扬勉镑矽郧歉板蛔博钞此哈攫法杉料有盐夫径磊慑肤骏四痞花掌任桨歪价真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202431华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7习题习题知鞠噪坎婉滔邢型庐抗棠鸽剖逾某面饥惟捏掉酌缴咎谦梭俗护迂幼仗葬室真实感图形绘制真实感图形绘制7/31/202432华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7
