计算机动画技术-4-真实感图形绘制.ppt

计算机动画技术 第四讲真实感图形绘制 2010 北京航空航天大学计算机学院孟宪海 2 2020 3 26 北京航空航天大学 三维几何建模技术 3 2020 3 26 北京航空航天大学 计算机图形表达 计算机图形表达流程 1三维几何建模 3可见面计算 4真实感图形绘制 2透视变换 4 2020 3 26 北京航空航天大学 真实感绘制 真实感图形 通过景物表面的颜色和明暗色调来表现景物的几何形状 空间位置以及表面材料 真实感图形绘制 颜色模型 光照模型 纹理 其他整体光照 辐射度方法 实时真实感图形学技术 基于图像的绘制技术 5 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型 颜色模型 颜色在现实生活中是如何工作的 以及在计算机中是如何工作的 颜色的机理十分复杂 既是一种物理现象 又是一种生理和心理现象 颜色模型用于划分和标准化颜色 6 2020 3 26 北京航空航天大学 7 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型 光的物理性质 可见光只是电磁波谱中很窄的一段 红色边界 380GHz 780nm 紫色边界 780GHz 380nm 颜色模型 光的物理性质 物体反射光中混合的频率决定了人眼所感受到的物体的颜色 白色光包含了可见光谱中的全部频率 8 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型 光的颜色描述 人眼对颜色 或色度 主频率 明度和纯度三种特征作出反应明度 brightnese 人感受到的物体的光亮度 单位时间 单位角度及单位投射面上光源幅射的能量 光纯度 purity 或饱和度 saturation 纯度说明光的颜色表现得多纯 淡颜色说明不太纯 色度 chromaticity 决定颜色的基本色彩 9 2020 3 26 北京航空航天大学 光的颜色描述 从视觉角度 颜色以色彩 Hue 饱和度 Saturation 和明度来描述 色彩 指颜色是红 绿 还是蓝 它是一种颜色区别于另一种颜色的最重要特征 饱和度 反映颜色的纯度当向某种颜色中加入白色时就降低了它的饱和度 明度 即人眼感知到的光的亮度 色彩 饱和度和明度的关系如图所示 明度沿颜色空间的中心线变化 色彩沿圆周变化 饱和度沿着半径变化 值得注意的是 色彩 饱和度和明度都是主观量 它们是颜色的非精确描述 10 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型 颜色模型 人眼能感受到382000中不同的颜色 从理论上讲 任何一种颜色都可用三种基本颜色按不同的比例混合得到 三种颜色的光强越强 到达我们眼睛的光就越多 它们的比例不同 我们看到的颜色也就不同 如果将X Y Z三种颜色适当混合即可产生白色效果 而其中两种颜色组合不能产生第三种颜色 这三种颜色称为原色 11 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色匹配 颜色匹配 给定三基色对应的光谱能量分布 考虑按什么样的比例将它们混合才能与给定任一光谱能量分布 颜色 相同 颜色匹配公理 人眼只能识别颜色的三种不同刺激 颜色空间是三维的 任何一种颜色都能由三基色表示 若采用红 绿和蓝为三基色 则颜色F的表达式为 F R R G G B B R G B 为F的颜色坐标 R G B 为三基色 F的亮度是红 绿 蓝分量的亮度和 YF RYR GYG BYB 12 2020 3 26 北京航空航天大学 图形系统的颜色模型 采用颜色模型是为在某个颜色域中方便地指定颜色 美术师在创作彩色画时使用彩色颜料与黑白颜料混合获得各种明暗 色泽和色调 往纯彩色颜料里添加黑色颜料来生成各种有不同明暗的这种彩色 往原色中添加白色颜料可获得不同的色泽 色调则通过同时添加黑 白颜料来获得 13 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型 图形系统的颜色模型 一个颜色模型指的是三维颜色空间的一个子集 它包含某个颜色域中的所有颜色图形软件系统常使用两种或多种模型 面向用户 给用户提供直观的接口 HSV和HLS模型 面向设备 为图形输出设备或硬件描述颜色 RGB模型 CMY模型和YIQ模型 14 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型 常用颜色模型 RGB模型 红 Red 绿 Green 蓝 Blue 为三原色 RGB颜色框架是个加色模型 多种基色的强度加在一起生成另一种颜色 最常用的用途就是显示器系统 15 2020 3 26 北京航空航天大学 0 0 0 代表黑色 1 1 1 代表白色 颜色模型 常用颜色模型 CMY颜色模型 用基色青 品红和黄定义的颜色模型 CMY 用来描述往硬拷贝设备上输出的颜色 减色模型 16 2020 3 26 北京航空航天大学 点 1 1 1 因所有投射光成份都被减掉而表示黑色 原点表示白色 沿着立方体对角线每种基色量均相等而生成灰色 青色和品红墨水的混合生成蓝色 因投射光的红色和蓝色成份都被吸收 其他颜色也由类似的减色处理产生 颜色模型 常用颜色模型 HSV颜色模型 使用对用户更直观的颜色描述方法 要给出一种颜色描述 用户需选择一种光谱色 并加入一定量白色和黑色来获得不同的明暗 色泽和色调 这个模型中的颜色参数是 色彩 H 饱和度 S 和明度值 V HSV模型是定义在圆柱颜色坐标系中的六棱锥饱和度沿水平轴测量明度值沿通过中心的垂直轴测量 色彩用与水平轴间的角度来表示 范围从0 到360 17 2020 3 26 北京航空航天大学 HSV模型参数 18 2020 3 26 北京航空航天大学 色彩位于六边形顶点 60 为间隔 黄色位于60 处 绿色在120 处 青色在180 处 与红色相对 相补的颜色互成180 色饱和度S从0到1变化 它表示成所选色彩的纯度与该色彩的最大纯度 S 1 的比率 当S 0 25时 所选色彩的纯度为四分之一 当S 0时 只有灰度 明度值V从六边形顶点的0变化到顶部的1 顶点表示黑色 在六边形顶部的颜色强度最大 当V 1 S 1时 得纯色彩 白色是V 1且S 0的点 颜色模型 常用颜色模型 HLS颜色模型 基于直观颜色参数的模型 该模型表示为双棱锥体 该模型中的三个参数称为色彩 H 亮度 L 和色饱和度 S 与HSV模型一样 HLS模型允许用户按选择色彩更暗些或更亮些的概念来思考 一种色彩通过色彩角H来选择 而所需的明暗 色泽及色调则通过调节L和S来获得 19 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型转换 RGB CMY转换 20 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型转换 HSV RGB转换 设想沿对角线从RGB的白色顶点向黑色顶点观察 可看到立方体的六边形外形 21 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色模型转换 HLS RGB转换 22 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色的指定 RGB模型颜色指定方式 23 2020 3 26 北京航空航天大学 颜色的指定 HSV模型颜色指定方式 24 2020 3 26 北京航空航天大学 真实感图形绘制 颜色模型 光照模型 纹理 其他整体光照 辐射度方法 实时真实感图形学技术 基于图像的绘制技术 25 2020 3 26 北京航空航天大学 26 2020 3 26 北京航空航天大学 真实感绘制 光学物理 物体所呈现的颜色 是由表面向视线方向辐射的光能决定的 表面辐射光中包含的可见光波长决定了光的颜色 计算机图形学中 使用光亮度描述物体表面朝某方向辐射光的颜色 既能表示光能大小又能表示其颜色的物理量 可以正确的描述光在物体表面的反射 透射和吸收现象 正确计算出物体表面在空间给定方向上的光的颜色 27 2020 3 26 北京航空航天大学 真实感绘制 光照明模型 28 2020 3 26 北京航空航天大学 真实感绘制 光照模型 计算物体表面向给定方向辐射的光亮度 简单光照模型 仅考虑光源照射在物体表面产生的反射光 假定物体表面是光滑的且由理想材料构成 整体光照模型还要考虑周围环境的光对物体表面的影响 模拟出镜面映像 透明等较精致的光照效果 阴影生成 表面纹理细节 29 2020 3 26 北京航空航天大学 光照模型 光作用反射 透射 透明体可以透射光线 吸收 被物体吸收转化为热能 只有透射光和反射光能够产生视觉效果 决定了表面的明暗强度和颜色 又取决于入射光和表面的吸收性能 精确计算 入射光的光谱分布 物体表面的反射率和透射率光谱 30 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 简单光照模型 只考虑被照明物体的几何对反射光的影响 环境假设为由白光照明 反射光的颜色由用户选定 不去关心照明光源的颜色和构成物体表面的材料 31 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 反射光的种类 环境反射 Ambientlight 入射光均匀地从周围环境入射至景物表面并等量地向各个方向反射出去 漫反射 DiffuseReflection 特定光源在表面的反射光中那些向空间各方向均匀反射出去的光 镜面反射 SpecularReflection 遵守反射定律 对称地分布在表面法线两侧 32 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 环境光 Ambientlight 在物体和周围环境之间多次反射后 最终达到平衡时的一种光 又称为背景光 光强 空间上分布均匀 即任何位置和方向光强度一样 亮度值记为Ia 反射系数 与物体表面性质有关 决定物体表面呈现的亮度 记为Ka 光照模型方程Ie KaIaIe为物体表面呈现的亮度 Ka 0 4Ka 0 8 33 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 漫反射 Diffusereflection 点光源向周围所有方向发射等强度的光 漫反射光是由物体表面的粗糙不平引起的 它均匀地向各个方向传播 与视点无关 34 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 漫反射 Diffusereflection 采用朗伯 Lambert 余弦定理计算 漫反射光在空间均匀分布 反射光强I与入射光的入射角 的余弦成正比 即 Kd是漫反射系数 0 1之间的常数 与物体表面性质有关 Ip是入射光 光源 的光强 是入射光的入射角 即入射光与物体表面法向量之间的夹角 35 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 漫反射 Diffusereflection 设物体表面在照射点P处的单位法向量为N P到点光源的单位向量为L 则上式可表达为如下的向量形式 如果有多个光源 则可以把各个光源的漫反射光照效果进行叠加 36 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 环境光与漫反射光结合 方程 镜面反射光 SpecularReflection 高光 highlight 光滑物体表面在点光源的照射下形成一块特别亮的区域 物体表面对入射光的反射 遵循反射定律反射光与入射光位于表面法向两侧 理想反射面而言 入射角 反射角 观察者只有在反射方向上才能看到反射光 37 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 38 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 镜面反射光 SpecularReflection 冯 Phong 反射模型 Ks是物体表面镜面反射系数 与入射角和波长有关 是视线与反射方向的夹角 n为镜面高光系数 用来模拟镜面反射光在空间中的汇聚程度 它是一个反映物体表面光泽度的常数 cosn 近似地描述了镜面反射光的空间分布 39 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 镜面反射光 SpecularReflection 简化Phong模型 对物体表面上的每个点P 均需计算光线的反射方向R 再由V计算 R V 为减少计算量 作如下假设 a 光源在无穷远处 即光线方向L为常数 b 视点在无穷远处 即视线方向V为常数 c H N 用近似 R V 对所有的点总共只需计算一次H的值 节省计算时间 40 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 镜面反射光 SpecularReflection 镜面参数n的影响效果 n 15n 5n 1 n常规取值5 20 41 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 综合光照方程 综合三种反射 考虑光的衰减 光到物体表面 考虑衰减的方程 42 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型的应用 在多边形表示物体上的应用 方法 任取多边形上一点 利用光照方程计算出它的颜色用这个颜色填充整个多边形适合于如下情况 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特点 优点 每个多边形只需计算一次光照明方程 速度快缺点 相邻多边形颜色过渡不光滑 43 2020 3 26 北京航空航天大学 简单光照模型 存在的问题分析 是一个经验模型 用Phong模型显示出的物体像塑料 没有质感 环境光是常量 没有考虑物体之间相互的反射光 镜面反射的颜色是光源的颜色 与物体的材料无关 镜面反射的计算在入射角很大时会产生失真 44 2020 3 26 北京航空航天大学 多边形物体的光滑明暗处理 针对入射角计算失真问题的改进 引入光滑明暗处理 问题的产生 光滑曲面表面常用多边形进行逼近和表示 平面上所有点的法向量相同 不同平面块之间存在不连续的法向量变化 使用简单光照模型时呈现多面体状 引起不连续的光亮度跳跃 45 2020 3 26 北京航空航天大学 多边形物体的光滑明暗处理 Gouraud明暗处理 对离散的光亮度采样作双线性插值以获得连续的光亮度函数 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颜色 46 2020 3 26 北京航空航天大学 多边形物体的光滑明暗处理 Gouraud明暗处理 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已知P1 x1 y1 P2 x2 y2 P3 x3 y3 颜色分别为I1 I2和I3 A xA yA 和B xB yB 为交点 P x y 为AB上一点 计算P点的颜色 47 2020 3 26 北京航空航天大学 多边形物体的光滑明暗处理 Gouraud明暗处理 不能正确模拟高光 会产生马赫带效应 光亮度变化率不连续的边界处呈现亮带或黑带 48 2020 3 26 北京航空航天大学 多边形物体的光滑明暗处理 Phong明暗处理 1 计算多边形单位法矢量 2 计算多边形顶点单位法矢量 3 对多边形顶点法矢量进行双线性插值 获得内部各点的法矢量 4 利用光照明方程计算多边形内部各点颜色 49 2020 3 26 北京航空航天大学 明暗处理效果 多边形效果 Gouraud明暗处理 50 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 整体光照模型简单模型是一种局部模型 不考虑周围环境对当前景物表面的光照影响 忽略了光能在环境景物之间的传递 必须考虑环境的漫射 镜面反射和规则透射对景物表面产生的整体照明效果 51 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 透明现象的模拟 自然界的很多物体是透明或半透明的 通过透明物体能清楚地看到其后面的物体 此时 光线会同时产生反射和折射 通过半透明物体只能看到其后面模糊的景物 此时 光线会同时产生反射 折射和漫射 经折射后的光线将穿过透明或半透明物体而在它的另一个面射出 形成所谓的透射光 光线穿过曲面性质的透明体 所看到的其后面的物体会发生严重变型 这是由光线的折射引起的 52 2020 3 26 北京航空航天大学 透明现象的模拟 透明效果的简单模拟 模拟不发生几何变形和模糊变形的透明现象 实际颜色是物体表面的颜色和透过物体的背景颜色的叠加 I 1 t Ia tIbt是透明度 0 t 1 53 2020 3 26 北京航空航天大学 透明现象的模拟 Whitted光透射模型 假设景物表面向空间某方向V辐射的光亮度I由三部分组成 由光源直接照射引起的反射光亮度Ic 沿V的镜面反射方向r来的环境光Is投射在光滑表面上产生的镜面反射光 沿V的规则透射方向t来的环境光It通过投射在透明体表面上产生的规则透射光 54 2020 3 26 北京航空航天大学 透明现象的模拟 Whitted光透射模型 在简单光照模型上 加上透射光项 It为折射方向的入射光强度 Kt 为透射系数 0 1之间常数 取决于物体的材料对于镜面反射体 再加上反射光项 Is为镜面反射方向的入射光强度 Ks 为镜面反射系数 55 2020 3 26 北京航空航天大学 透明现象的模拟 Whitted光透射模型 反射光亮度Ic计算可以采用Phong模型 关键是透射光与反射光项的计算 给定视线方向V与法向方向N 视线方向V的反射方向S可以由下式计算 Whitted的折射方向计算公式 56 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 物体间光学传递的计算 镜面反射光与规则透射光是其他物体所传递过来的 其他物体上的光线又是由周围物体传递的 Whitted模型的计算是个递归过程 57 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 光线跟踪 视点方向的光亮度 局部光亮度 环境镜面反射光 规则透视光 从光源发出的光遇到物体的表面 发生反射和折射 光就改变方向 沿着反射方向和折射方向继续前进 直到遇到新的物体 光线跟踪算法是自然界光照明物理过程的近似逆过程 即逆向跟踪从光源发出的光经景物间的多次反射 折射购投射到景物表面 进入人眼的过程 直接光 间接光 58 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 光线跟踪过程 59 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 光线跟踪 光线跟踪算法可以跟踪物体间的镜面反射光线和规则透射 模拟了理想表面的光的传播 跟踪的终止条件 1 该光线未碰到任何物体 2 该光线碰到了背景 3 光线在经过许多次反射和折射以后 就会产生衰减 光线对于视点的光强贡献很小 小于某个设定值 4 光线反射或折射次数即跟踪深度大于一定值 60 2020 3 26 北京航空航天大学 光线跟踪算法 光线跟踪算法中的关键技术 求交运算 大量的求交运算 交运算的效率对于整个算法的效率影响很大 光线与物体的求交时光线跟踪算法的核心 几何模型通常是由一些多边形 球 二次曲面 包括球面 柱面 圆锤 椭球 抛物面 双曲面等 等基本三维几何构造的 计算几何问题 61 2020 3 26 北京航空航天大学 光线跟踪算法 光线跟踪算法中的关键技术 加速算法 每一条射线都要和所有的景物求交 然后再对所得的全部交点进行排序 才能确定可见点 需要对光线跟踪算法进行加速 提高求交速度 减少求交次数 减少光线条数 采用广义光线 采用并行算法等 62 2020 3 26 北京航空航天大学 光线跟踪算法 常用加速策略 控制跟踪深度 对于复杂的场景 自适应地改变跟踪深度 包围盒及层次结构 用一些形状简单的包围盒将复杂景物包围起来 将相距较近的景物组成一组 相邻各组又组成更大的组 空间网格剖分和三维DDA算法 将景物空间剖分为网格 由于空间的连贯性 光线从起始点出发 就可依次穿越它所经过的空间网格 直至第一个交点 将直线光栅化的DDA算法推广到三维 空间八叉树剖分将含有整个场景的空间立方体按三个方向分割成八个子立方体网格 组织成一棵八叉树 63 2020 3 26 北京航空航天大学 光线跟踪算法 光线跟踪的反走样 点采样技术 会发生图形走样现象 64 2020 3 26 北京航空航天大学 光线跟踪算法 光线跟踪的反走样 光线穿过每个像素中心改成使光线穿过像素的4个角点 原像素点的最终光强为这些子方块角点光强的加权平均 加权平均是一种最简单的滤波器 65 2020 3 26 北京航空航天大学 光线跟踪 光线跟踪效果 66 2020 3 26 北京航空航天大学 阴影 投射阴影 投射阴影的区域和形态与光源及景物的形状有很大的关系 光源不能直接照射到的区域 本影区 半影区和无影区 67 2020 3 26 北京航空航天大学 阴影 阴影生成 特点位于阴影区域中的物体表面被位于它和光源间的物体所遮挡对光源而言 不可见面即是位于阴影中的物体表面生成算法与消隐算法本质上一致 68 2020 3 26 北京航空航天大学 阴影 阴影与光照的结合 确定了物体的阴影区域后 结合到简单光照模型 对于物体表面的多边形 如果在阴影区域内部 那么该多边形的光强就只有环境光 后面的几项光强都为零 否则就用正常的模型计算光强 通过这种方法 就可以把阴影引入简单光照明模型中 使产生的真实感图形更有层次感 69 2020 3 26 北京航空航天大学 阴影 阴影效果 无阴影的物体似乎浮在场景之上阴影则增加了场景的真实感阴影使场景给人以想象的空间阴影给定了光源与物体在场景中相对位置的信息 真实感图形绘制 颜色模型 光照模型 纹理 其他整体光照 辐射度方法 实时真实感图形学技术 基于图像的绘制技术 70 2020 3 26 北京航空航天大学 71 2020 3 26 北京航空航天大学 物体表面细节的模拟 纹理光照模型只能生成视觉上光滑的物体表面 忽略了物体表面细节的模拟 颜色纹理 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 由物体表面的凹凸不平形成的表面细节 72 2020 3 26 北京航空航天大学 纹理 纹理的定义 离散法 将纹理图象数据定义在一个二维数组中方法灵活 修改方便 连续函数法 任何定义在二维空间 u 0 1 v 0 1 的函数 模拟粗布纹理 f u v A cos pu cos qv 参数法 纹理模型用文本性文件描述 适合于对构成一个场景的各景物定义各自的纹理模型使用纹理时 由一个通用的解释程序对纹理先解释再映射 73 2020 3 26 北京航空航天大学 纹理映射 纹理映射 TextureMapping 将一块纹理图案映射到物体表面上 产生物体表面的细节 颜色计算方法用表面上点对应的纹素值代替该点的漫反射系数纹理与物体表面的对应关系纹理坐标 74 2020 3 26 北京航空航天大学 纹理映射 颜色纹理映射实现 涉及到纹理坐标空间 景物坐标空间和屏幕坐标空间步骤1 将屏幕像素的四个角点映射到景物坐标空间中可见的物体表面上2 将景物坐标空间映射到纹理坐标空间3 将像素所对应的纹理坐标空间中的多边形内的所有纹素的值作加权平均 结果作为物体表面的漫反射系数参与颜色计算 75 2020 3 26 北京航空航天大学 纹理映射 凸凹纹理映射 通过对表面法向量进行扰动来产生凹凸不平的视觉效果 定义纹理函数F u v 对理想表面P u v 作不规则的位移 处理后的结果为 76 2020 3 26 北京航空航天大学 纹理映射 纹理映射走样 在生成纹理时 最简单的取样方法是点取样 即把象素中心所对应的纹理空间的点的值作为象素的纹理值 但这样会引发严重的失真 77 2020 3 26 北京航空航天大学 纹理映射 纹理映射反走样 适当加密取样之后再进行纹理滤波 这需要用比屏幕更高的分辨率进行取样 然后再对样本纹理进行适当的滤波作为象素的纹理值 需要较大的计算量先对纹理图案进行低通滤波 再进行取样 即事先计算纹理空间中一点附近区域的纹理平均值 并存入查找表 在生成真实图形的纹理时 通过查表获得纹理值 计算量较小 不过需要较大的存储空间 未经反走样处理的纹理 反走样处理后的纹理 78 2020 3 26 北京航空航天大学 纹理映射 纹理映射效果 真实感图形绘制 颜色模型 光照模型 纹理 其他整体光照 辐射度方法 实时真实感图形学技术 基于图像的绘制技术 79 2020 3 26 北京航空航天大学 80 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 辐射度方法 真实感图形绘制技术两个重要进展 光线跟踪算法 辐射度方法 光线跟踪算法成功地模拟了景物表面间的镜面反射 规则透射及阴影等整体光照效果 难于模拟景物表面之间的多重漫反射效果 因而不能反映色彩渗透现象1984年 美国Cornell大学和日本广岛大学的学者分别将热辐射工程中的辐射度方法引入到计算机图形学中 用辐射度方法成功地模拟了理想漫反射表面间的多重漫反射效果 81 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 辐射度方法基于物理学的能量平衡原理 采用数值求解技术来近似每一个景物表面的辐射度分布 景物表面的辐射度分布与视点选取无关 辐射度方法是一个视点独立的算法 82 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 辐射度方法 辐射度依赖于两个表面之间光能的传输 假设辐射值在整个面片上恒定 场景表述的几何部分必须分解成更小的面片 光能传输的量可以通过使用已知的反射表面的反射率和两个面片的波形系数来计算 波形系数根据两个面片的几何朝向来计算 可以视为第一个面片所有可能发射区域的被第二个面片所覆盖的部分所占的比例 辐射度是每单位时间离开曲面片的能量 是发射和反射能量的组合 该方程可以应用到每个面片 这个方程是单色的 所以彩色辐射度需要对于每个所需的色彩进行计算 83 2020 3 26 北京航空航天大学 整体光照模型 辐射度效果 84 2020 3 26 北京航空航天大学 真实感图形绘制 全局光照模型 用数学模型来表示真实世界中的物理模型 可以很好的模拟出现实世界中的复杂场景 所生成的真实感图象可以给人以高度逼真的感觉 用这些模型生成一幅真实感图象都需要较长的时间 尤其对于比较复杂的场景 绘制的时间甚至可以达到数个小时 85 2020 3 26 北京航空航天大学 实时真实感图形学技术 实时真实感图形学技术 当前图形算法和硬件条件的限制下提出的在一定的时间内完成真实感图形图象绘制的技术 损失一定的图形质量来达到实时绘制真实感图象的目的 主要是通过降低