真實(shí)感圖形生成參考

真實(shí)感圖形生成參考第一頁，共五十七頁，2022年，8月28日引言對于場景中的物體、要得到它的真實(shí)感圖形，就要對它進(jìn)行透視投影，并消除隱藏面，然后計算可見面的光照明暗效果，最后在計算機(jī)中繪制出讓觀察者有身臨其境感覺的圖形.第二頁，共五十七頁，2022年，8月28日6.1消隱消隱的概念消隱算法分類消隱算法深度緩存器算法區(qū)間掃描線算法深度排序算法區(qū)域細(xì)分算法光線投射算法BSP樹算法多邊形區(qū)域排序算法第三頁，共五十七頁，2022年，8月28日消隱的概念用計算機(jī)生成三維物體的真實(shí)圖形,在用顯示設(shè)備描述物體的圖形時，必須把三維信息經(jīng)過某種投影變換，在二維的顯示表面上繪制出來。由于投影變換失去了深度信息，往往導(dǎo)致圖形的二義性。要消除二義性，就必須在繪制時消除被遮擋的不可見的線或面，習(xí)慣上稱作消除隱藏線和隱藏面，或簡稱為消隱。消隱實(shí)例

物體的線框圖經(jīng)消隱處理后的圖形第四頁，共五十七頁，2022年，8月28日消隱算法分類按其實(shí)現(xiàn)方式分為:圖象空間消隱算法

圖象空間(屏幕坐標(biāo)系)消隱算法以屏幕像素為采樣單位,確定投影于每一個像素的可見景物表面區(qū)域,并將其顏色作為該像素的顯示顏色景物空間消隱算法

直接在景物(觀察坐標(biāo)系)中確定視點(diǎn)不可見的表面區(qū)域,并將它們表達(dá)成同原表面一致的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第五頁，共五十七頁，2022年，8月28日深度緩存器算法深度緩存器算法最早由Catmull提出的,是一種典型的,最簡單的圖象空間面消隱算法.該算法也稱為Z-buffer算法算法的原理算法的實(shí)現(xiàn)步驟算法的特點(diǎn)第六頁，共五十七頁，2022年，8月28日深度緩存器算法原理先將待處理的景物表面上的采樣點(diǎn)變換到圖象空間(屏幕坐標(biāo)系)，計算其深度值。根據(jù)采樣點(diǎn)在屏幕上的投影位置，將其深度與已存儲在Z緩存器中的相應(yīng)像素處的原可見點(diǎn)的深度值進(jìn)行比較。如果新的采樣點(diǎn)的深度值大于原可見點(diǎn)的深度，表明新的采樣點(diǎn)遮住了原可見點(diǎn)，則采用該采樣點(diǎn)處的顏色更新幀緩存器中相應(yīng)像素的顏色，同時用其深度值更新Z緩存器中的深度值。否則，不作修改。第七頁，共五十七頁，2022年，8月28日Z-Buffer算法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):形體在屏幕上的出現(xiàn)順序是無關(guān)緊要的,算法簡單;便于硬件實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn):占用空間大不利于實(shí)現(xiàn)反走樣、透明和半透明等處理第八頁，共五十七頁，2022年，8月28日畫家算法

畫家算法又稱深度優(yōu)先級表法，它是深度排序算法的一種具體實(shí)現(xiàn)。

先畫遠(yuǎn)景，再畫中景，最后畫近景。

第九頁，共五十七頁，2022年，8月28日區(qū)域分割算法

區(qū)域分割算法將投影平面分割成區(qū)域，考察區(qū)域內(nèi)的圖象。如果容易決定在這個區(qū)域內(nèi)某些多邊形是可見的，那么就可以顯示那些可見的多邊形，完成對這一區(qū)域的顯示任務(wù)。否則，就將區(qū)域再分割成小的區(qū)域，對小的區(qū)域遞歸地進(jìn)行判斷。由于區(qū)域逐漸變小，在每個區(qū)域內(nèi)的多邊形逐漸變少，最終總可以判定哪些多邊形是可見的。這個算法利用的區(qū)域的相關(guān)性，這種相關(guān)性是指位于適當(dāng)大小的區(qū)域內(nèi)的所有象素，表示的其實(shí)是同一個表面。第十頁，共五十七頁，2022年，8月28日

光線投射（raycasting）建立于幾何光學(xué)的基礎(chǔ)之上，它沿光線的路徑追蹤可見面，是一種有效的可見性判別手段。由于場景中有無限多條光線，而我們僅對穿過像素的光線感興趣，因此可考慮從像素出發(fā)，逆向跟蹤射入場景的光線路徑。光線投射算法對于包含曲面，特別是球面的場景有很高的效率。第十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日像素

一條由象素點(diǎn)射入場景的視線

第十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日

光線投射算法可以看做是深度緩沖器算法的一種變形。在深度緩沖器算法，每次處理一個表面并對表面上的每個投影點(diǎn)計算深度值。計算出來的值與以前保存的深度進(jìn)行比較，從而確定每個像素所對應(yīng)的可見表面。在光線投射算法中，每次處理一個像素，并沿光線的投射路徑計算出該像素所對應(yīng)的所有表面的深度值。光線跟蹤技術(shù)通過追蹤多條光線在場景中的路徑，以得到多個物體表面所產(chǎn)生的反射和折射效果。而在光線投射中，跟蹤的光線僅從每個像素到最近的物體為止。第十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日真實(shí)感圖形的繪制消隱能反映景物間的相互遮擋關(guān)系,能夠增強(qiáng)圖形的深度感和層次感.如何利用計算機(jī)進(jìn)行真實(shí)感圖形的繪制呢?第十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日真實(shí)感圖形的繪制步驟場景造型采用數(shù)學(xué)方法建立三維場景的幾何描述并輸入到計算機(jī)取景變換、透視投影將三維幾何描述轉(zhuǎn)換為二維透視圖的內(nèi)容視域裁剪、消除隱藏面確定景物中的所以可見面,將視域之外或其它景物遮擋的不可見面消除繪制真實(shí)感圖形根據(jù)一定的光照模型和光強(qiáng)度計算,將其轉(zhuǎn)換為適合圖形設(shè)備的顏色值,生成投影畫面上每個像素的光強(qiáng)度,讓觀察者產(chǎn)生身臨其境的感覺第十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日基本概念—顏色顏色

要產(chǎn)生具有高度真實(shí)感的圖形，顏色是最重要的部分。在我們的光照明模型中，通常只要分別計算R、G、B三個分量的光強(qiáng)值，就可以得到某個象素點(diǎn)上的顏色值，給人以某種顏色的感覺。

我們從人體視覺的角度出發(fā)，介紹計算機(jī)圖形學(xué)中顏色和視覺的一些相關(guān)知識。

第十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日顏色的三特性顏色有如下三個特性：色調(diào)(Hue)、飽和度(Saturation)和亮度(Lightness)。色調(diào)，是一種顏色區(qū)別于其它顏色的因素，也就是我們平常所說的紅、綠、藍(lán)、紫等；飽和度是指顏色的純度，鮮紅色飽和度高，而粉紅色的飽和度低。與之相對應(yīng)，從光學(xué)物理學(xué)的角度出發(fā)，顏色的三個特性分別為：主波長(DominantWavelength)、純度(Purity)和明度(Luminance)。主波長是產(chǎn)生顏色光的波長，對應(yīng)于視覺感知的色調(diào)；光的純度對應(yīng)于飽和度，而明度就是光的亮度。第十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日三色學(xué)說三色學(xué)說:某一種波長的光可以通過三種不同波長的光混合而復(fù)現(xiàn)出來，且紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種單色光可以作為基本的顏色－原色，把這三種光按照不同的比例混合就能準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn)其它任何波長的光，而它們等量混合就可以產(chǎn)生白光。三色學(xué)說是我們真實(shí)感圖形學(xué)的生理視覺基礎(chǔ)，我們根據(jù)三色學(xué)說用RGB來定義我們的顏色，三色學(xué)說是我們顏色視覺中最基礎(chǔ)、最根本的理論。第十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日漫反射及具體光源的照明1．環(huán)境光在多數(shù)實(shí)際環(huán)境中，存在由于許多物體表面多次反射而產(chǎn)生的均勻的照明光線，這就是環(huán)境光線。環(huán)境光線的存在使物體得到漫射照明.亮度計算如下：

I=Ia·κa

第十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日

其中I是可見表面的亮度，Ia是環(huán)境光線的總亮度，κa是物體表面對環(huán)境光線的反射系數(shù)，它在0到1之間.2．漫反射具體光源在物體表面可以引起漫反射和鏡面反射。漫反射是指來自具體光源的能量到達(dá)表面上的某一點(diǎn)后，就均勻地向各個方向散射出去，使得觀察者從不同角度觀察時，這一點(diǎn)呈現(xiàn)的亮度是相同的。通常不光滑的粗糙表面總是呈現(xiàn)出漫反射的效果

第二十頁，共五十七頁，2022年，8月28日Lambert定律指出，漫反射的效果與表面相對于光源的取向有關(guān)，即：

Id=Ip

·κd·COSθ

其中Id是漫反射引起的可見表面上一點(diǎn)的亮度。Ip是點(diǎn)光源發(fā)出的入射光線引起的亮度。κd是漫反射系數(shù)，它的取值在0到1之間，隨物體材料不同而不同。θ是可見表面法向N和點(diǎn)光源方向L之間的夾角，即入射角，它應(yīng)該在0°到90°之間。第二十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日

為了簡化公式中余弦值的實(shí)際計算，可以假定向量N和L都已經(jīng)正規(guī)化，即已經(jīng)是長度為1的單位向量，這樣就可以使用向量的數(shù)量積或內(nèi)積。因?yàn)檫@時，于是得：

Id=Ip

·Id·(L·N)

將環(huán)境光線和漫反射的效果結(jié)合起來，計算亮度的公式應(yīng)該寫成：

I=Ia·κa+Ip

·Id·()第二十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日

通常認(rèn)為具體光源對可見表面產(chǎn)生的照明作用，是隨著光源與表面之間距離的增加而下降的。設(shè)R是光線從光源發(fā)出到達(dá)表面再返回的距離，則

I=Ia·κa+Ip

·Id·()/R2

表面第二十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日

對于平行投影，光源在無窮遠(yuǎn)處，故距離R成為無窮大。對于透視投影，1/R2也常常有很大的數(shù)值范圍而使效果不好。一種比較逼真的效果，可通過用r+k代替R2來獲得：

I=Ia·κa+Ip

.Id.()/(r+k)

其中r是光源到表面的距離，k是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取的一個常數(shù)。第二十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日6.2光照技術(shù)光照模型(IlluminationModel):

又稱明暗模型,描述物體表面的色彩明暗與光源特性和物體表面特性的關(guān)系。主要用于物體表面某點(diǎn)處的光強(qiáng)度計算.光照模型的分類簡單光照模型復(fù)雜光照模型第二十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日光照模型的分類簡單的光照模型:僅考慮光源照射在物體表面產(chǎn)生的反射光,并且常假設(shè)物體表面是光滑的,所以生成的圖形可以模擬出不透明物體表面的明暗過渡,具有一定的真實(shí)感.復(fù)雜的光照模型:除了考慮反射光外,還要考慮周圍環(huán)境的光對物體表面影響、透明度、光源的位置和個數(shù)等,這種光照模型被稱為整體光照模型,它能模擬出鏡面影像、透明等光照效果,可以繪制更接近自然景物的圖形.簡單的光照模型與復(fù)雜光照模型的比較

簡單光照模型繪制效果復(fù)雜光照模型繪制效果第二十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日明暗處理方法在計算機(jī)圖形學(xué)中，曲面體（例如球）也通常是用多面體逼近表達(dá)的。這時，如果只是將每個多邊形用單一的光強(qiáng)來繪制就會造成整個景物表面的顏色過渡不光滑，影響了曲面的顯示效果。因此，通常采用的方法是：采用插補(bǔ)的方法，使得表面明暗光滑化。示例演示最常使用的表面明暗光滑化的方法有兩種

Gourand方法Phong方法第二十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日明暗處理示例牛的三角網(wǎng)格模型用簡單光照明模型顯示明暗處理后模型顯示線框圖恒定光強(qiáng)繪制圖Gourand方法光滑處理后圖形Gourand方法光滑處理示例Phong方法光滑處理示例線框圖恒定光強(qiáng)繪制圖Phong方法光滑處理后圖形第二十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日

鏡面反射與Phong模型

鏡面反射是指來自具體光源的光能到達(dá)可見表面上的某一點(diǎn)后，主要沿著由射入角等于反射角所決定的方向傳播，從而使得觀察者從不同角度觀察時，這一點(diǎn)呈現(xiàn)的亮度并不相同。在任何有光澤的表面上都可以觀察到鏡面反射的效果。例如，用很亮的光照射一個紅色的蘋果，會發(fā)現(xiàn)最亮點(diǎn)不是紅色的，而是有些呈現(xiàn)白色，這是入射光線的顏色。這個最亮點(diǎn)就是有鏡面反射引起的。如果觀察者移動位置，會看到最亮點(diǎn)也隨之移動。第二十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日鏡面反射

在鏡面反射的示意圖中，只有當(dāng)觀察者相對表面的方向V與反射光線的方向R之間的夾角為零時，才能看到鏡面反射引起的反射光線。對于不是非常理想的光澤表面，例如一個蘋果，反射光線引起的亮度隨著的增大而迅速下降。第三十頁，共五十七頁，2022年，8月28日

由PhongBui-Tuong提出的光照明模型，用來近似反射光線引起的亮度隨著增大而下降的速率。n取值一般在1到2000之間，決定于反射表面的有關(guān)性質(zhì)。對于理想的反射表面，n就是無窮大。這里選用，是以經(jīng)驗(yàn)觀察為基礎(chǔ)的。對實(shí)際物質(zhì)來說，被鏡面反射的入射光的數(shù)量是與入射角有關(guān)的。如果將鏡面反射光的百分?jǐn)?shù)記為，那么就可以將計算表面亮度的公式修改而得到：

第三十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日

這里可以假定反射光線的方向向量R和指向觀察點(diǎn)的向量V都已經(jīng)正規(guī)化，即已經(jīng)是長度為1的單位向量，于是可以簡單地利用向量內(nèi)積計算余弦值：。對，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取一個常數(shù)來代替，這樣公式可寫成下面更容易計算的形式：第三十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日

對于彩色表面，上述各公式也可以應(yīng)用，只需分別應(yīng)用于對各顏色分量的計算。例如，選擇通常的紅、綠、藍(lán)顏色系統(tǒng)，這時上述公式中有關(guān)亮度及反射系數(shù)等，就要看做是三元向量。通過分別對各顏色分量進(jìn)行計算，就可以完成對彩色表面的亮度計算。第三十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日

光的衰減光在傳播的過程中，其能量會衰減。光的傳播過程分為兩個階段：從光源到物體表面的傳播及從物體表面到人眼的傳播。光的第一個傳播階段的衰減使物體表面的入射光強(qiáng)度變?nèi)?，第二個階段的衰減使人眼接受到的物體表面的反射光的強(qiáng)度變?nèi)酰庠诠庠吹轿矬w表面的過程中的衰減。在同一光源的照射下，距光源近的物體看起來亮，而距光源較遠(yuǎn)的物體看起來暗。第三十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日

衰減比例為光的傳輸距離平方的倒數(shù)，若以衰減函數(shù)f(d)來表示衰減的比例，則

f(d)=1/d2

其中，d為光的傳播距離。

這種變化規(guī)律對點(diǎn)光源來說是正確的，但真實(shí)的世界中物體并不是以點(diǎn)光源照射的。為了彌補(bǔ)點(diǎn)光源的不足，產(chǎn)生真實(shí)感更強(qiáng)的圖形，一個有效的衰減函數(shù)的取法如下：

第三十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日Gouraud方法亮度（或顏色）插值明暗法通常被稱為Gouraud著色方法。增加逼近空間形體的多邊形表面的數(shù)目，Mach帶效應(yīng)可以隨之減弱。亮度（或顏色）插值明暗法處理過程有以下四個步驟：(1)計算各多邊形表面的法向量。(2)計算各頂點(diǎn)的法向量。這里頂點(diǎn)的法向，指共享該頂點(diǎn)的所有多邊形表面法向的平均值。第三十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日

如果有一條邊是作為邊界準(zhǔn)備顯示出來的，可以對這條邊的每個頂點(diǎn)，計算兩個法向量，每個是一側(cè)各邊形表面法向量的平均值。第三十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日

計算各頂點(diǎn)的亮度。因?yàn)楦黜旤c(diǎn)的法向量已經(jīng)求得，所以已經(jīng)可以利用上節(jié)討論的計算亮度的公式進(jìn)行計算。計算各多邊形表面上任意點(diǎn)處的亮度值，實(shí)行對多邊形表面的明暗處理。做法是先利用頂點(diǎn)的亮度值，在邊上做線性插值，求得邊上的亮度值。再用之在掃描線上做線性插值，從而求得多邊形面內(nèi)任意點(diǎn)處的亮度值。第三十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日

Phong方法法向量插值明暗法是越南人Bui-TuongPhong提出來的，通常稱為Phong氏形成明暗法。這個方法是對法向量進(jìn)行插值，而不是對亮度進(jìn)行插值。在求得各頂點(diǎn)法向后，求多邊形邊上各點(diǎn)及多邊形面內(nèi)任意點(diǎn)處法向所用的插值方法，與亮度插值明暗法中進(jìn)行插值計算的方法相同。因此這個插值也可以很好地應(yīng)用前面提到的掃描線算法。第三十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日

求得掃描線上每點(diǎn)的法向量后，在每點(diǎn)處實(shí)際計算亮度，可以應(yīng)用任何一種光照明模型。如果應(yīng)用鏡面反射，比起亮度插值法會得到明顯的改進(jìn)，因?yàn)閺?qiáng)光能更加真實(shí)地得到反映。即使不應(yīng)用鏡面反射，法向插值的結(jié)果也比亮度插值的結(jié)果好。這是因?yàn)閷γ恳稽c(diǎn)都使用法向量的近似值，使得可以減少M(fèi)ach帶效應(yīng)引起的問題。但另一方面，對每一點(diǎn)都要計算亮度，使得計算量大為增加。第四十頁，共五十七頁，2022年，8月28日

繪制多邊形的步驟：（1）

計算多邊形的單位法矢量。（2）

計算多邊形頂點(diǎn)的單位法向量。（3）在掃描線消隱算法中，對多邊形頂點(diǎn)的法向量進(jìn)行雙線性插值，計算出多邊形內(nèi)部（掃描線上位于多邊形內(nèi)部）各點(diǎn)的法向量。雙線性插值的方法如圖所示，NA由N1，N2線性插值得到：第四十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日第四十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日Phong著色方法中，多邊形上每一點(diǎn)需要計算一次光照明模型，因而計算量遠(yuǎn)大于Gouraud著色方法。但是Phong著色方法繪制的圖形更加真實(shí)，特別體現(xiàn)在如下兩個場合（考慮要繪制一個三角形）。①

如果鏡面反射指數(shù)n較大，三角形左下角的頂點(diǎn)a（R與V的夾角）很小，而另兩個頂點(diǎn)的a很大，以光照明模型計算的結(jié)果是左下角頂點(diǎn)的亮度非常大（高光點(diǎn)），另兩個頂點(diǎn)的亮度小。若采用Gouraud方法繪制，由于它是對頂點(diǎn)的亮度進(jìn)行插值，導(dǎo)致高光區(qū)域不正常地擴(kuò)散成很大一塊區(qū)域。第四十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日

而根據(jù)n的意義，當(dāng)n較大時，高光區(qū)域?qū)嶋H應(yīng)該較集中。采用Phong方法繪制的結(jié)果更符合實(shí)際情況。當(dāng)實(shí)際的高光區(qū)域位于三角形中間時，采用Phong方法能產(chǎn)生正確的結(jié)果，而若采用Gouraud方法，由于按照光照明模型計算出來的三個頂點(diǎn)處的亮度都較小，線性插值的結(jié)果是三角形中間不會產(chǎn)生高光區(qū)域。第四十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日透明處理現(xiàn)實(shí)世界中有許多透明物體，如玻璃，透過透明物體，可以觀察到其后面的景物。如何模擬這種透明效果呢？模擬透明的最簡單的方法是忽略光線在穿過透明體時所發(fā)生的折射。雖然這種模擬方法產(chǎn)生的結(jié)果不真實(shí)，但在許多場合往往非常有用。例如：我們有時希望能夠看到透過某透明物體觀察其后面的景物，而又不希望景物應(yīng)為折射而發(fā)生變形。第四十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日6.3模擬景物表面細(xì)節(jié)用前面介紹的方法生成的物體圖象，往往由于其表面過于光滑和單調(diào)，看起來反而不真實(shí)，這是因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)世界中的物體，其表面通常有它的表面細(xì)節(jié)，即各種紋理，如刨光的木材表面上有木紋，建筑物墻壁上有裝飾圖案，機(jī)器外殼表面有文字說明它的名稱、型號等。它們是通過顏色色彩或明暗度變化體現(xiàn)出來的表面細(xì)節(jié)，這種紋理稱為顏色紋理。另一類紋理則是由于不規(guī)則的細(xì)小凹凸造成的，例如桔子皮表面的皺紋,通常稱為幾何紋理.

第四十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日紋理映射

紋理映射就是把我們得到的紋理映射到三維物體的表面的技術(shù)。示例圖片演示實(shí)例帶光照的演示不帶光照的演示上圖是紋理映射場景的一個部分，其中墻的磚塊紋理和地板的木條紋理都是二維圖象。照片經(jīng)紋理映射,光照處理后計算機(jī)生成圖形第四十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日

紋理(texture)物體的表面細(xì)節(jié)光滑表面上額外地增加圖案,當(dāng)圖案加上后,表面仍然保持光滑,這一過程基本上可用一個映射函數(shù)描述;

表面呈現(xiàn)出凸凹不平的形狀,這一過程可用一個擾動函數(shù)來描述.第四十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日

光滑表面上描繪花紋是花紋圖案在客體表面上的映射，即可以表示為由一個坐標(biāo)系至另一個坐標(biāo)系的變換。

在紋理空間的正交坐標(biāo)系(u,w)中定義一個紋理圖案，而在另一個正交坐標(biāo)系(s,t)中定義了一個表面，那么，通過一個函數(shù)變換，即一個映射函數(shù)來把花紋繪制到表面上去。

s=?(u,w)t=g(u,w)或u=h(s,t)

w=k(s,t)

第四十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日

最簡單的映射，可以是一個線性函數(shù)。如s=Au+B，t=Cw+D

紋理的定義可能不是由數(shù)學(xué)函數(shù)給出的，這樣的紋理包括一般繪制的圖案及照片等其它形式的圖案。這多用一個二維數(shù)組定義，數(shù)組代表一個用于光柵圖形顯示的位圖。第五十頁，共五十七頁，2022年，8月28日

顯示紋理圖案涉及從物體空間到圖象空間，以及從紋理空間到物體空間的變換，此外還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊晥D變換。

我們可以用Catmull的分割算法來實(shí)現(xiàn)紋理的顯示，在這個算法中，曲面片不斷地被分割，直至每一個子曲面片僅包含一個象素中心為止，然后，將子曲面片中心的參數(shù)值映射到紋理空間中，根據(jù)紋理空間中相交點(diǎn)處的花紋圖象值決定該像素處的光強(qiáng)。第五十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日6.4產(chǎn)生陰影陰影是現(xiàn)實(shí)生活中一個很常見的光照現(xiàn)象，它是由于光源被物體遮擋而在該物體后面產(chǎn)生的較暗的區(qū)域。在真實(shí)感圖形學(xué)中，通過陰影可以反映出物體之間的相互關(guān)系，增加圖形的立體效果和真實(shí)感。從原理上講，計算陰影的本影部分是十分清楚簡潔的：從陰影的產(chǎn)生原因上看，有陰影區(qū)域的物體表面都無法看見光源，我們只要把光源作為觀察點(diǎn)，那么我們在前面介紹的任何一種隱藏面消除算法可以用來生成陰影區(qū)域。

第五十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日

對于隱藏面消除算法，是從觀察點(diǎn)看，確定哪些表面是可見的。而對于陰影發(fā)現(xiàn)算法，是從點(diǎn)光源“看”，確定哪些表面是可見的。從觀察點(diǎn)和從點(diǎn)光源都能看見的表面，就是可見的表面。從觀察點(diǎn)可見，而從點(diǎn)光源不可見的表面，就在陰影之中。應(yīng)當(dāng)注意，這種簡便方法不能構(gòu)造出來自分布光源的陰影。如果要把分布光源造成的陰影也考慮進(jìn)去，則必須計算陰影的本影和