3-6-真实感显示(20041106).ppt

真实感显示 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 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 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 光照模型 光强度计算 光照模型 光强度计算 反射 光源 环境光 点光源 光照模型 光强度计算 反射 反射 镜面反射 漫反射 光照模型 光强度计算 反射 折射 镜面折射 漫折射 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 光线被环境经过一系列的反射 折射以后 无法精确的定量计算 光照模型 环境光计算 反射 环境光强度 I I 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 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 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 光照模型 漫反射 反射 漫反射无方向性 光照模型 漫反射 反射 漫反射强度计算I IpKdcos 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 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 光照模型 镜面反射 反射 镜面反射有方向性 光照模型 镜面反射 反射 镜面反射强度计算I IpKscos 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 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 I环境光 I漫反射光 I镜面反射光 点光源有多点光源时 I I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 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 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 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 明暗处理 Gourand的明暗处理 nB n1 n2 n3 n4 4 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 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 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 透明 基本概念 原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 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 IcPt点折射光能tIt所以 I 1 t Ic tItt 0 A物体不透明t 1 A物体透明 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 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 阴影 Z缓冲器方法 基本思想 1 相对于光源作Z Buffer处理 2 相对于View作Z Buffer处理 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 纹理 纹理映射 一般假定映射函数为一个线性函数 Au B Cv D 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 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 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 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