讲稿-6 北航6系计算机图形学课件

真实感图形生成技术杨钦(博士)副教授电话：82316283Email:yangqin@buaa.edu.cn6真实感图形的生成技术6.1消隐6.2简单光照模型6.3多面体绘制方法6.4阴影的生成6.5透明与面细节的模拟6.6整体光照模型6.7用OpenGL生成真实感图形6.1消隐消隐算法的分类面消隐、线消隐消隐算法介绍画家算法-深度优先级表Z缓冲器算法扫描线缓冲器算法区域子分算法光线追踪算法6.2简单光照明模型返回光照射到物体表面，主要发生：反射透射（对透明物体）部分被吸收成热能反射光，透射光决定了物体所呈现的颜色6.2简单光照明模型假定物体是不透明的（即无透射光）环境光：在空间中近似均匀分布，即在任何位置、任何方向上强度一样,记为Ia环境光反射系数Ka：在分布均匀的环境光照射下，不同物体表面所呈现的亮度未必相同，因为它们的环境光反射系数不同。光照明方程（仅含环境光）：Ie=KaIaIe为物体表面所呈现的亮度返回6.2简单光照明模型点光源的照射：照在物体的不同部分其亮度也不同，亮度Ip的大小依赖于物体的朝向及它与点光源之间的距离.漫反射(diffusereflection):粗糙、无光泽的表面对光的反射朗伯余弦定律：Id=IpKdcosa漫反射光的强度只与入射角有关光照明方程（含环境光与漫反射光）I=Ie+Id=IaKa+IpKdcosa返回6.2简单光照明模型返回6.2简单光照明模型镜面反射：光滑表面，“高光”效果；理想反射面与非理想反射面Phong模型光照明方程If=IfKf(cosa)n6.3多面体绘制方法分类：均匀着色与光滑着色均匀着色所适用场景：1）光源在无穷远处；2）视点在无穷远处；3）多边形是物体表面的精确表示；光滑着色，亦称插值着色Gouraud着色方法Phong着色方法Gouraud着色方法通过对多边形顶点颜色进行线性插值来获得其内部各点颜色，又称颜色插值着色方法。对多边形网络中的每一个多边形，其着色步骤如下：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；3）利用光照明方程计算顶点的颜色；4）在扫描线消隐算法中，对多边形顶点颜色进行双线性插值，获得多边形内部（位于多边形内的扫描线上）各点的颜色。Phong着色方法Phong着色方法通过对多边形顶点的法矢量进行线性插值来获得其内部各点的法矢量，又称法向插值着色方法。步骤如下：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；3）在扫描线消隐算法中，对多边形顶点的法矢量进行双线性插值，获得多边形内部（位于多边形内的扫描线上）各点的法矢量；4）利用光照明方程计算各点的颜色。两方法的比较Phong方法：1）Phong着色方法计算量远大于Gouraud着色方法2）Phong着色方法绘制的图形比Gouraud方法更真实体现在两个场合：高光区域的扩散不产生高光区域插值着色方法存在的问题表面细节的模拟光滑表面（简单光照明模型模拟）细节表面（复杂光照明模型模拟）颜色纹理与几何纹理表面细节多边形：模拟简单、规则的颜色纹理纹理映射：模拟精致、复杂的颜色纹理纹理来源：1）数字图像；2）数学公式定义的纹理函数法向扰动法：模拟凹凸不平的物体表面，多用于产生几何纹理。难度在于扰动函数的选取。透明简单透明与带有折射的透明产生简单透明效果的方法插值透明方法过滤透明方法简单光照明模型亦称局部光照明模型，其假定物体是不透明的，只考虑光源的直接照射，而将光再物体之间的传播效果笼统地模拟为环境光。而整体光照明模型则不然，它考虑了物体之间的相互影响以产生整体照明效果整体光照模型物体之间的相互影响通过光线在其间的漫反射、镜面反射、透射产生。光线跟踪方法辐射度方法