光照模型作业.docx

光照模型 逄瑶瑶 （山东师范大学 2012级传媒学院数字媒体艺术， 济南 250355 ） 摘要：计算机如何生成三维形体的真实图形是计算机图形学研究的重要内容之一，光照模型是真实感图形技术的重要组成部分，它主要研究的是如何根据光学物理的有关定律，采用计算机来模拟自然界中光照明的物理过程。本文通过对光源特性和物体表面特性、局部光照模型和整体光照模型的具体分析，完成对光照模型的 系统阐述。 关键词：光源特性、局部光照模型、全局光照模型、真实感图形 Abstract: how to generate a three-dimensional shape of the computers graphics are an important part of research in computer graphics, lighting model is an important part of photorealistic graphics technology, it is mainly based on the study of how the relevant laws of optical physics, using computer simulation the physical nature of light illumination process. Based on the source characteristics and surface characteristics, specific analysis of partial illumination model and overall illumination model, complete illumination model describes the system.Keywords: source characteristics, local illumination model, global illumination model, realistic graphics 1引言：真实感图形学作为一种图形生成技术，一直是计算机图形学研究的前沿领域，其中光照模型的研究对真实感图形的生成至关重要。物体表面的色彩和明暗变化主要和两个因素有关，即光源特性和物体表面特性。计算机图形学的光照模型分为局部光照模型和全局光照模型。 光源特性与物体表面特性 2.1光源特性 （1）光的色彩 光的色彩一般用红、绿、蓝三种色光的组合来描述。三种色光按不通过比例合成便形成光的不同色相，因此，色光可视为坐标空间中由红（R）、绿（G）、蓝（B）三色光构成的一个点，表达式为： color_light=(Ir，Ig，Ib) 其中Ir，Ig，Ib分别为R，G，B三色光的强度。 （2）光的强度 光的强弱由RGB三色光的强弱决定，三色光在总光强中的权值各不相同。总的光强I为： I=0.30 Ir+0.59Ig+0.11Ib 由此可见，各色光对总光强的权值大小依次为0.30、0.59、0.11. （3）光的方向 按照光的方向的不同，可以将光源进行分类，一般可以分为：点光源、分布式光源和漫射???源。 点光源 分布式光源 漫射光源 2.2物体表面特性 （1）反射系数 物体表面的反射系数由物体表面的材料和形状决定。反射系数分为漫反射 (Diffuse Reflection) 系数和镜面反射(Specular Reflection)系数。 漫反射系数记为Rd，表明当光射向物体表面时物体表面向各个方向漫反射该光线的能力。Rd可以分解为Rd-r、Rd-g、Rd-b，分别为物体表面对入射光线中红、绿、蓝三种成分的反射能力。Rd-r、Rd-g、Rd-b不同比例描述了物体表面的色彩，Rd介于0~1之间。 镜面反射系数记为W（i），表明物体表面沿着镜面方向（与光线入射角度相同、方向相反）反射光线的能力。其中，i为入射角，即入射光线和表面法线的夹角。物体的镜面反射系数是入射角的函数。实验表明，镜面反射光线的色彩，基本上是光源的色彩。因此，物体表面的颜色，主要是由光源的色彩和物体表面的漫反射系数来模拟。在光线的照射下，光滑物体会形成一片非常亮的区域，称为高光区域。物体表面光滑，高光区域小，亮度很高；物体表面粗糙，高光区域大，亮度很低。 (2)透射系数 透射系数记为TP,用来描述物体透射光线的能力，并且0≤TP≤1,当TP =1时，物体是完全透明的；当=0时，物体是完全不透明的。 （3）表面光照 物体表面的方向用法线n来表示。多面体物体表面上每个多边形法线表示为