《真实感显》PPT课件.ppt

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1、,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

2、境光计算,反射,环境光 强度：II 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 IIp Kd cos()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,

3、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 IIp Kscos()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：II环境光(I漫反射光 I镜面反射光)点光源 有多点光源时：II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

4、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

5、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=2sin1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

6、=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：=AuB=CvD,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频率过低。,反失真技术,反混淆方法,第一类：提高采样频率,加权表,反失真技术,反混淆方法,第二类：用面积采样代替点采样,按面积对物体的光亮度进行加权平均。I=I1A1+I2A2+I3A3+I4A4+I5A5+,