可视化答辩.ppt

一、所选题目 长方体的光照效果可视化显示。 二、题目要求 对长方体，建立一个点光源，采用环境 光和点光源漫反射光的光照模型，应用FLAT明暗处理方法，显示平行投影后的长方体光照效果。 三、任务分析 本题目主要包括五个任务， 1）长方体表面模型的建立 2）长方体的可见面判断 3）可见面的背光性判断 4）可见面光照计算 5）可见面光照效果显示。 其中，任务1）中，定义三维齐次坐标结构和面的结构；定义顶点表和面表，对长方体绕X轴旋转和绕Y轴旋转。 任务2）中对每一个面计算其外法向量及可见性 任务3）中对每个可见面计算其光线向量，并判断其是否为背光面。 任务4）计算每个见光面的环境光和点光源的漫反射分量。 任务5）用该面的光强显示该可见面 四、算法流程图 五、核心算法描述 （1）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。 （2）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； （3）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cos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。 （4）平行投影与窗视变换 平行投影：将三维的图形平行投影到XOY平面上。 窗视变换: 假定把窗口内的一点变换为视区中的一点根据公式 和 进行窗口—视区变换，图形在视区中显示 六、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夹角计算该面的点光源漫反射分量；该面的光强为环境光强分量与点光源漫反射分量之和。 ⑦ 对该面的四个顶点作投影平面为XOY平面的平行投影。 ⑧ 对该面的四个顶点作窗口-视区变换。 ⑨ 用该面的光强显示其投影后的多变形区域 七、运行结果展示 八、参考文献 [1].孔令德著.计算机图形学基础教程 (第二版) [M].清华大学 出版社.2013.03. [2].陈为 张嵩等著.数据可视化的基本原理与方法[M].科学 出版社.2013.06. [3].谭浩强.C++面向对象程序设计[M].北京:清华大学出版 社,2006 [4].孔令德,叶瑶,杨慧炯. C++程序设计案列精编[M].北京: 中国铁道工业出版社,2004 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * *