第9章真实感图形处理.ppt
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1、1,第9章 真实感图形处理,图形的真实感处理主要指场景隐藏线面的消除、物体表面的明暗效果及其表面的色彩、纹理处理。,2,9.1 简单光照模型,9.2 多边形明暗处理,9.3 物体表面细节模拟,9.6 整体光照模型,9.4 阴影,9.5 透明,3,9.1 简单光照模型(局部),光的反射、透射与转化,反射、透射、吸收,4,环境光光亮度,是对光线复杂传播现象的抽象描述。,在空中的任何位置、任何方向强度相等。,环境光光亮度: Ie=Ka Ia,Ia 入射的环境光亮度 , Ka物体表面对环境光的反射系数(01)。,5,例如,6,点光源 向周围辐射等强度的光,7,漫反射光光亮度 光源在景物表面的反射光中向
2、空间各方向均匀反射出去的光。 粗糙、无光泽物体(如粉笔)表面对光的反射。,8,漫反射光照明方程,Ip-点光源的入射光亮度 Kd-物体表面漫反射系数 (01) -入射角,要计算物体表面的法矢,9,将环境光与漫反射结合起来,例子,10,镜面反射,光滑物体(如金属或塑料)表面对光的反射.,高光,入射光在光滑物体表面形成的特别亮的区域。,11,理想镜面反射,12,非理想镜面反射,13,镜面反射光照明方程,n-镜面反射的会聚指数,V R)n,14,将环境光、漫反射与镜面反射结合起来,Phong光照模型,15,光的衰减,光在光源到物体表面过程中的衰减 。,衰减函数:,c0、c1、c2为用户获得场景中不同光
3、照效果而供调整的系数。,16,Phong光照模型:,17,产生彩色,选择合适的颜色模型-RGB模型,为颜色模型中的每一种基色建立光照明方程:,18,系数分解,基本色彩、亮度分别控制; 环境光与漫反射光的基本色彩统一。,19,统一表示为:,=( r, g, b),新的光照明方程:,20,采用多个光源的光照明方程,21,例子,22,一、常数明暗处理模型 (均匀着色方法),9.2 多边形明暗处理,任取多边形上一点,利用光照明方程计算出它的颜色; 用这个颜色填充整个多边形。,适合情况 光源在无穷远处 视点在无穷远处 多边形是物体表面的精确表示,23,优点,每个多边形只需计算一次光照明方程,速度快,缺点
4、,相邻多边形颜色过渡不光滑,例子,24,处理多边形集合或多面体时,常数明暗处理模型对每个多边形只计算一个光照强度值,然后用此值作为整个多边形平面的明暗值赋给多边形的每个象素,使多边形的每个点都具有相同的明暗度,这种方法称为常数明暗法或平面明暗法(Flat)。 如果使用多边形来作为曲面的近似时,常数明暗处理就很难得出满意的光滑图形。当把曲面离散成许多小的平面多边形时,若离散度较粗,在光照的表面上使用常数明暗处理后,两个相邻的多边形会显出凸起或凹陷的折痕,在连接处就显得比周围处亮或暗,这就是所谓的马赫带效应。,25,光滑着色-插值,Gourand明暗处理模型(颜色插值) ),Phong明暗处理模型
5、(法矢量插值),26,Gourand在1971年提出了光强度插值明暗算法。该算法较好地消除了用常数明暗法处理光强度的不连续性,但是在明暗强度函数的斜率急剧变化处仍可看到马赫带效应。即Gourand明暗算法不能完全消除光强度的不连续性。,Gourand明暗算法的基本思想是在各多边形的公共顶点处,用前面得到的光照较准确地计算各顶点的反射光的明暗度。而对于各多边形内部各点的明暗度,则使用线性插值法计算各点的明暗度。,Gourand明暗处理模型(颜色插值),27,Gourand明暗处理算法简单,一般可以得到较满意的光滑表面。它的缺点是除了马赫带效应外,在用周围多边形法线来计算共有顶点的法线时,如果得到
6、相邻顶点的法线平行,采用线性插值法计算出平面上各点的明暗值时会得到各平面上的明暗值相同,图形会出现一块光亮的平坦区域。,28,Gourand 着色方法,颜色插值着色方法,步骤,1、计算多边形的,单位法矢量,2、计算多边形顶点,的单位法矢量,29,3、利用光照明方程 计算顶点颜色 4、对多边形顶点颜 色进行双线性插 值,获得多边形 内部各点的颜色,30,Phong明暗算法又称为法线矢量明暗算法。该方法是将多边形顶点处的法线矢量进行线性插值计算以得到多边形内各点的法线,然后用此插值计算各点的光照明暗度,因而Phong明暗算法的计算量要大于Gourand明暗算法的计算工作量。,Phong算法较好地模
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- 真实感 图形 处理
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