华中科技大学：《计算机图形学基础》课程电子教案（PPT教学课件）第10章 真实感图形绘制

第10章真实感图形绘制 提出问题 °真实感图形绘制: 通过综合利用数学、物理学、计算机以及心理学 等知识在计算机图形输出设备上绘制出能够以假 乱真的美丽景象。 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 1 第10章 真实感图形绘制 提出问题 • 真实感图形绘制： 通过综合利用数学、物理学、计算机以及心理学 等知识在计算机图形输出设备上绘制出能够以假 乱真的美丽景象

第10章真实感图形绘制 用计算机生成三维场景的真实图形,需完成步骤: (1)在计算机中进行场景造型; (2)进行取景变换和透视变换; (3)进行消隐处理; (4 (4)进行真实感图形绘制 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 2 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 2 第10章 真实感图形绘制 用计算机生成三维场景的真实图形，需完成步骤： (1)在计算机中进行场景造型； (2)进行取景变换和透视变换； (3)进行消隐处理； (4)进行真实感图形绘制

真实感图形绘制 即根据假定的光照条件和景物外观因素,依据 一定的光照模型,计算可见面投射到观察者眼 中的光强度大小,并将它转换成适合图形设备 的颜色值,生成投影画面上每一个象素的光强 度,使观察者产生身临其境的感觉。 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 3 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 3 真实感图形绘制 即根据假定的光照条件和景物外观因素，依据 一定的光照模型，计算可见面投射到观察者眼 中的光强度大小，并将它转换成适合图形设备 的颜色值，生成投影画面上每一个象素的光强 度，使观察者产生身临其境的感觉

基本概念: 光强(度):描述物体表面朝某方向辐射光的 颜色,它既能表示光能大小又能表示其色彩组 成的物理量 光照模型( Illumination model),也称明暗模型, 主要用于物体表面某点处的光强度计算。 简单的光照模型 复杂的光照明模型 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 4 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 4 基本概念： 光强（度）：描述物体表面朝某方向辐射光的 颜色，它既能表示光能大小又能表示其色彩组 成的物理量。 光照模型（Illumination model），也称明暗模型， 主要用于物体表面某点处的光强度计算。 简单的光照模型 复杂的光照明模型

10.1简单光照模型 简单光照模型中只考虑反射光的作用 反射光由环境光、漫反射光和镜面反射 光三部分组成 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 5 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 5 10.1 简单光照模型 简单光照模型中只考虑反射光的作用 反射光由环境光、漫反射光和镜面反射 光三部分组成

10.1.,1环境光 图10-1环境光的反射 P点对环境光的反射强度为 I=K C 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 6 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 6 10.1.1 环境光 P点对环境光的反射强度为 e a Ka I = I 图10-1 环境光的反射 P

10.1.2漫反射光 图10-2点光源发射的光线路径 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 7 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 7 10.1.2 漫反射光 图10-2 点光源发射的光线路径

点光源 图10-3漫反射 由 Lam bert余弦定理可得点P处漫反射光的强度为: = IK cOS6,6∈[0, 元2 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 8 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 8 由Lambert余弦定理可得点P处漫反射光的强度为： 图10-3 漫反射 P 点光源 N L  ] 2 cos , [0,  I d = I p Kd   

点光源 图10-3漫反射 若L和N都已规格化为单位矢量,则: Id=lnKdL N) 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 9 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 9 若L和N都已规格化为单位矢量，则： I I K (L N) d p d =  图10-3 漫反射 P 点光源 N L 

彩色: I=(IpR, ING, IDB) IAR=IRKRLM) dG =lgk dg l N) 1B= Ink dB(L·N) 有多个点光源: 1=∑1nK4(L,N) 2021/2/21 华中理工大学计算机学院陆枫 10 99-7

2021/2/21 华中理工大学计算机学院 陆枫 99-7 10 彩色： ( , , ) p pR pG pB I = I I I ( ) ( ) ( ) I I K L N I I K L N I I K L N d B p B d B d G p G d G d R p R d R =  =  =  = =  n i I d I p i Kd Li N 1 , ( ) 有多个点光源：