第十二讲真实感图形的显示.ppt
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1、第十二讲:真实感图形的显示,内容提要,真实感图形显示相关概念 消隐处理 消除隐藏线(线框图)和隐藏面(浓淡图) 画家算法 Z缓冲区算法 明暗处理(光照模型) 光照模型 Gouraud明暗处理 Phong 明暗处理 颜色模型 纹理,真实感图形显示相关概念,真实感图形 就是在面模型和体模型基础上,再对图形进行真实感修饰的处理,比如消隐(不显示隐藏的线和面)、光照、纹理、颜色等等方面的加工处理而生成的图形。 线框图 通过消隐技术可以只保留了形体上看得见的部分,而屏蔽掉物体背面的线条乃至图形,使得生成的图形更加符合人们的视觉习惯,更加逼真,再对消隐图形进行的纹理、光照处理可以形成更加真实的物体图形,三
2、种图形效果对比,(a)线框图 (b)消隐图 (c)真实感图形,物体初始构造,消隐后的效果,加入光照等后的效果,消隐算法,光照模型等,消隐,消隐算法 在视点确定之后,将对象表面上不可见的点、线、面消去所执行的算法。,线消隐(Hidden-line Removal) 用于线框图,消隐对象是物体上的边,消除的是物体上不可见的边。 面消隐(Hidden-surface Removal) 用于填色图,消隐对象是物体上的面,消除的是物体上不可见的面。,画家算法,画家算法或油画算法执行步骤 先把屏幕置成背景色,再把物体的各个面离视点的远近进行排序。远者排在表头,近者排在表尾,构成深度优先级表。然后,从表头至
3、表尾逐个取出多边形,投影到屏幕上,显示多边形所包含的实心区域。由于后显示的图形取代先显示的画面,而后显示的图形所代表的面离视点更近,所以,由远及近地绘制各面,就相当于消除隐藏面。 实现支持: 物体采用边界表示模式存储。数据文件由若干三元组和若干四元组组成。三元组表示物体顶点的坐标。四元组表示物体的某个面由哪些顶点构成。 明面:视线对立法向指向,逆时针排列面的顶点。 暗面:明面的背面。,隐藏面示例,Z缓冲区算法,画家算法缺点: 算法中的深度排序计算量大,而且排序后,还需再检查相邻的面,以确保在深度优先级表中前者在前,后者在后。若遇到多边形相交,或循环重叠的情形,还必须分割多边形。为了避免这些复杂
4、的运算,提出了Z-buffer算法。,Z缓冲器算法 用帧缓冲器保存各象素颜色值,z缓冲器保存各象素处物体深度值,即物体距离观察者的远近程度。,Z缓冲区算法,实现步骤:先将z缓冲器全部单元的初始值置为-1(规格化视体的最小n值)。当要改变某个象素的颜色值时,首先检查当前多边形的深度值是否大于该象素原来的深度值(保存在该象素所对应的Z缓冲器的单元中),如果大于,说明当前多边形更靠近观察点,用它的颜色替换象素原来的颜色;否则说明在当前象素处,多边形被前面所绘制的多边形遮挡了,是不可见的,象素的颜色值不改变。,Z缓冲区算法流程,明暗处理,明暗效应 指的是对光照射到物体表面所产生的反射/透射现象的模拟。
5、当光照射到物体表面时,可能被吸收、反射或透射。被物体吸收的那部分光转化为热。而那些被反射、透射的光传到我们的视觉系统,使我们能看见物体。为了模拟这一物理现象,我们使用一些数学公式来近似计算物体表面按什么样的规律,什么样的比例来反射/透射光。这种公式称为明暗效应的模型。在某个算法中使用这种模型计算物体表面的明暗度的过程称为明暗效应的处理。三维形体的图形在经过消隐后,再进行明暗效应的处理,可以进一步提高图形的真实感。 光的颜色 由光的波长决定。各种颜色光具有不同的波长。白色光含有所有可见波长的光。物体呈现出颜色是因为物体有选择地吸收某些波长的光。物体的颜色取决于未被吸收的那部分光的波长。,光照模型
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