湖北经济学院：《计算机图形学》第十一章 真实感图形技术

第十一章真实感图形技术 简单光照明模型 多边形绘制方法 3.透明 4.整体观照明模型 5.光线跟踪算法

第十一章 真实感图形技术 1. 简单光照明模型 2. 多边形绘制方法 3. 透明 4. 整体观照明模型 5. 光线跟踪算法

第十章真实感图形绘制 光照模型( Illumination mode l):计算某 点的光强度的模型

第十章 真实感图形绘制 光照模型(Illumination Model):计算某 一点的光强度的模型

11.1真实感图形的特点 能反映物体表面颜色和亮度的细微变化 能表现物体表面的质感 能通过光照下的物体阴影,极大地改善场景的 深度感和层次感,充分体现物体间的相互遮挡 关系 能模拟透明物体的透眀效果和镜面物体的镜面 效果

11.1 真实感图形的特点 • 能反映物体表面颜色和亮度的细微变化 • 能表现物体表面的质感 • 能通过光照下的物体阴影，极大地改善场景的 深度感和层次感，充分体现物体间的相互遮挡 关系 • 能模拟透明物体的透明效果和镜面物体的镜面 效果

影响观察者看到的表面颜色的因素 ①物体的几何形状 ②光源位置、距离、颜色、数量、强度、种类 ③环境遮挡关系、光的反射与折射、阴影 ④视点位置 ⑤物性材料、颜色、透明度折射性 ⑥表面光洁度

影响观察者看到的表面颜色的因素 ①物体的几何形状 ②光源 位置、距离、颜色、数量、强度、种类 ③环境 遮挡关系、光的反射与折射、阴影 ④视点位置 ⑤物性 材料、颜色、透明度 折射性 ⑥表面光洁度

光源 ①几何性质 点光源 线光源 面光源 ②光谱组成 白色光等能量的各种波长可见光的组合 彩色光 单色光

光源 ①几何性质 –点光源 –线光源 –面光源 ②光谱组成 –白色光等能量的各种波长可见光的组合 –彩色光 –单色光

112真实感图形学早期发展 1967年, Wylie等人第一次在显示物体时 加进光照效果,认为光强与距离成反比 1970年, Bouknigh提出第一个光反射模 型: Lambert漫反射十环境光 1971年, Gouraud提出漫反射模型加插值 的思想 1975年, Phong提出图形学中第一个有影 响的光照明模型

11.2 真实感图形学早期发展 • 1967年，Wylie等人第一次在显示物体时 加进光照效果，认为光强与距离成反比。 • 1970年，Bouknight提出第一个光反射模 型：Lambert漫反射＋环境光 • 1971年，Gouraud提出漫反射模型加插值 的思想 • 1975年，Phong提出图形学中第一个有影 响的光照明模型

相关物理知识 光的传播 反射定律:入射角等于反射角,而且反射光 线、入射光线与法向量在同一平面上 光源 法向量 入射光 反射光

相关物理知识 • 光的传播 – 反射定律：入射角等于反射角，而且反射光 线、入射光线与法向量在同一平面上 光源 法向量 入射光 反射光 视线

折射定律 折射定律:折射线在入射线与法线构成的平 面上,折射角与入射角满足nsin sin e 入射光 n2 折射光

折射定律 – 折射定律：折射线在入射线与法线构成的平 面上，折射角与入射角满足 入射光 折射光   2 1 1 2 sin sin     =

能量关系 在光的反射和折射现象中的能量分布: 1=1a++1+/ 下标为id,stv的能量项分别表示为入射光强, 漫反射光强,镜面反射光强,透射光强,吸 收光强 能量是守恒的

能量关系 –在光的反射和折射现象中的能量分布： – 下标为i,d,s,t,v的能量项分别表示为入射光强， 漫反射光强，镜面反射光强，透射光强，吸 收光强 –能量是守恒的 i d s t v I I I I I = + + +

11.3简单光照明模型 模拟物体表面的光照明物理现象的数学 模型一光照明模型 简单光照明模型亦称局部光照明模型, 其很定物体是不透明的,只考慮光源的 直接照射,而将光在物体之间的传播效 果兌统地模拟为环境光。 可以处理物体之间光照的相互作用的模 型称为整体光照明模型

11.3 简单光照明模型 模拟物体表面的光照明物理现象的数学 模型－光照明模型 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，而将光在物体之间的传播效 果笼统地模拟为环境光。 可以处理物体之间光照的相互作用的模 型称为整体光照明模型