图形学设计课稿.doc

可 视 化 报 告 所选题目 长方体的光照效果可视化显示。 二、可视化简介 可视化（Visualization）是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。目前正在飞速发展的虚拟现实技术也是以图形图像的可视化技术为依托的。最近几年计算机图形学的发展使得三维表现技术得以形成，这些三维表现技术使我们能够再现三维世界中的物体，能够用三维形体来表示复杂的信息，这种技术就是可视化（Visualization）技术。可视化技术使人能够在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行操作，和计算机直接交流。这种技术已经把人和机器的力量以一种直觉而自然的方式加以统一，这种革命性的变化无疑将极大地提高人们的工作效率。可视化技术赋予人们一种仿真的、三维的并且具有实时交互的能力，这样人们可以在三维图形世界中用以前不可想象的手段来获取信息或发挥自己创造性的思维。机械工程师可以从二维平面图中得以解放直接进入三维世界，从而很快得到自己设计的三维机械零件模型。医生可以从病人的三维扫描图象分析病人的病灶。军事指挥员可以面对用三维图形技术生成的战场地形，指挥具有真实感的三维飞机、军舰、坦克向目标开进并分析战斗方案的效果。 更令人惊奇的是目前正在发展的虚拟现实技术，人们对计算机可视化技术的研究已经历了一个很长的历程，而且形成了许多可视化工具，其中SGI公司推出的GL三维图形库表现突出，易于使用而且功能强大。利用GL开发出来的三维应用软件颇受许多专业技术人员的喜爱，这些三维应用软件已涉及建筑、产品设计、医学、地球科学、流体力学等领域。随着计算机技术的继续发展，GL已经进一步发展成为OpenGL，OpenGL已被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准，包括ATT公司UNIX软件实验室、IBM公司、DEC公司、SUN公司、HP公司、Microsoft公司和SGI公司在内的几家在计算机市场占领导地位的大公司都采用了OpenGL图形标准。 值得一提的是，由于Microsoft公司在Windows NT中提供OpenGL图形标准，OpenGL将在微机中广泛应用，尤其是OpenGL三维图形加速卡和微机图形工作站的推出，人们可以在微机上实现三维图形应用，如CAD设计、仿真模拟、三维游戏等，从而更有机会、更方便地使用OpenGL及其应用软件来建立自己的三维图形世界。 五、算法流程图 六、核心算法描述 判断长方体六个面的可见性 首先计算每个面的外法向量N，视线方向为预先给定的方向eye，两个向量进行点积即可判断可见性；若点积结果0，即cos0，则此面可见； 点积结果0，即cos0，则此面不可见；若点积结果=0，即cos=0，则外法向量与视线方向垂直，长方形退化为一条直线。 判断长方体六个面的向光性 先取每个面的中心点（对角线的中点）与点光源做差，得到的方向为照射此面的光线方向，根据光线方向与外法向量的点积判断每个面的向光性； 若点积结果=0，即cos=0，则此面为向光面；点积结果0，即cos0，则此面为背光面； 环境光与漫反射光的颜色分量的叠加 照射到每个面的光照强度根据cos的不同而不同，因此，在计算向光性的时候将的值计算出，并保存在数组中，然后根据公式 计算出每个面的总光照强度，同时也计算出RGB模型的三个颜色分量，以便图形的显示。变换为视区中的一点 和 进行窗口—视区变换，图形在视区中显示 图形的显示 调用BeginPath()和EndPath()函数标记填充路径，并调用FillPath()选用当前画刷分别填充向光面（因每个面选用的画刷的颜色分量不同，而分别显示每个面的光照效果）；背光面不进行填充。 七、算法步骤： ① 定义结构和变量 定义三维齐次坐标结构和面结构；定义凸多面体表面模型，顶点表为顶点结构数组，面表为面结构数组，定义光照颜色分量结构，定义环境光模型与漫反射模型； ② 变量初始化 在视图类构造函数中给顶点表赋值；给面表赋值（注意顶点序列顺序）； ③ 分别对凸多面体绕X轴旋转和绕Y轴旋转。 ④ 设置环境光光强，反射系数，点光源光强，点光源漫反射系数 ⑤ 计算各面的可见性 由相邻两条边的叉积计算面的外法向量，由外法向量与视线方向的点积判断面的可见性，若该面可见，继续进行下面步骤，否则该面结束。 ⑥ 计算每个面的中心点，即各顶点求平均；计算入射光方向，即点光源坐标-面的中心点；计算入射光线与外法向量的夹角，若大于等于90度，则点光源无法直接照射到该中心点，即该面的点光源漫反射分量为0；否则根据入射光线与法向量