光照模型與面繪制

1、1,光照模型與面繪制第10章,2,什么是面繪制？,三維圖形對象（多面體） 頂點(diǎn)坐標(biāo) 表面物性 光源 光源位置（坐標(biāo)表示） 光源特性 表面上任意點(diǎn)真實(shí)的顏色？,3,影響表面顏色的因素,物體的幾何形狀 物性 光源 視點(diǎn)位置 環(huán)境（其它物體）,4,10.3 基本光照模型 p457,亦稱局部光照明模型，其假定物體是不透明的，只考慮光源的直接照射 僅考慮光源照射在物體表面產(chǎn)生的反射光； 忽略光源的顏色和幾何形狀（點(diǎn)光源白光照明）； 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。,5,10.3.1 環(huán)境光,定義-光線在場景中經(jīng)過復(fù)雜傳播之后，形成的彌漫于整個(gè)空間的光線 光照明模型 環(huán)境光亮度 （光

2、源） 環(huán)境光反射系數(shù) (物體材質(zhì)）,6,環(huán)境光,例子 = 1.0 = 0.4 = 0.8,7,漫反射,點(diǎn)光源-向周圍輻射等強(qiáng)度的光 漫反射-粗糙、無光澤物體（如粉筆）表面對光的反射,8,漫反射 p458-459,光照明方程 點(diǎn)光源的亮度 漫反射系數(shù) 入射角,9,漫反射,將環(huán)境光與漫反射結(jié)合起來 例子,10,10.3.3鏡面反射與Phong模型 p460,高光-入射光在光滑物體表面形成的特別亮的區(qū)域 鏡面反射-光滑物體（如金屬或塑料）表面對光的反射,11,鏡面反射與Phong模型,理想鏡面反射,12,鏡面反射與Phong模型（續(xù)）,非理想鏡面反射,13,非理想鏡面反射 p460,14,鏡面反射系

3、數(shù),15,鏡面反射與Phong模型 p462,Phong模型 或 Ks-鏡面反射系數(shù) Ns-鏡面反射指數(shù),16,1,8,64,128,256,17,R+L=(2NL)N R=(2NL)N-L,18,（RV）的近似,-（HN）近似（RV），H為L與V的平分向量。 - 不需要N，減少了計(jì)算量,N,H,19,基本光照明模型幾何關(guān)系,20,漫反射和鏡面反射合并 p463,單個(gè)點(diǎn)光源 式10.17,21,實(shí)際情況的綜合,多光源 10.3.5 強(qiáng)度衰減 10.3.7 顏色通道 10.3.8 自發(fā)光 10.3.10,22,多光源 10.18式糾正,23,彩色場景,每個(gè)光源三個(gè)分量，材質(zhì)有 三套反射系數(shù)與之對

4、應(yīng) (OpenGL), 分別計(jì)算然后再疊加。,24,強(qiáng)度衰減,P454 式10.2 光的傳播以距離平方衰減，實(shí)際使用混合衰減模型,25,26,10.4.3基本透明模型,不考慮透明體對光的折射以及透明物體本身的厚度 光通過物體表面不改變方向,27,插值透明 p468,Kt1為透明系數(shù) 稱1-Kt1為不透明度Alpha.上式變?yōu)?28,10.10 多邊形繪制 p478,10.10.1 恒定強(qiáng)度明暗處理 （均勻著色） 任取多邊形上一點(diǎn)，利用光照明方程計(jì)算出它的顏色 用這個(gè)顏色填充整個(gè)多邊形 每個(gè)多邊形只需計(jì)算一次光照明方程，速度快 相鄰多邊形顏色過渡不光滑 demo,29,Gouraud 明暗處理,

5、顏色插值著色方法 步驟 1、計(jì)算多邊形的單位法矢量 2、計(jì)算多邊形頂點(diǎn)的單位法矢量,30,Gouraud明暗處理,3、利用光照明方程計(jì)算頂點(diǎn)顏色 4、對多邊形頂點(diǎn)顏色進(jìn)行雙線性插值，獲得多邊形內(nèi)部各點(diǎn)的顏色 *采用增量算法可以加速計(jì)算 #P480,31,Gourand明暗處理,優(yōu)點(diǎn)：能有效的顯示漫反射曲面，計(jì)算量小 缺點(diǎn)： 1、高光有時(shí)會(huì)異常 2、當(dāng)對曲面采用不同的多邊形進(jìn)行分割時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的效果。 3、Gouraud明暗處理會(huì)造成表面上出現(xiàn)過亮或過暗的條紋，稱為馬赫帶（Mach_band）效應(yīng) 改進(jìn)Phong提出雙線性法向插值，以時(shí)間為代價(jià)，解決高光問題,32,Phong明暗處理,法向插值著色方法 步驟 1、計(jì)算多邊形單位法矢量 2、計(jì)算多邊形頂點(diǎn)單位法矢量 3 對多邊形頂點(diǎn)的法矢量進(jìn)行雙線性插值，獲得多邊形內(nèi)部（位于多邊形內(nèi)的掃描線上）各點(diǎn)的法矢量； 4、利用光照明方程計(jì)算多邊形內(nèi)部各點(diǎn)顏色,33,Phong明暗處理,NA由N1、N2線性插值得到：,34,Phong shading is not so