计算机图形学--明暗处理课件.pptx

计算机图形中真实感图形设计 计算机图形中真实感图形设计 1 图形真实感简介 2 光的颜色 3 光的明亮程度 4 明暗处理 下午10时8分 2 计算机图形中真实感图形设计-- 图形真实感简介 建筑几何外形 具有色彩的建筑 下午10时8分 3 计算机图形中真实感图形设计-- 图形真实感简介 阿凡达 中的面部表情 下午10时8分 4 计算机图形中真实感图形设计-- 图形真实感简介 图形真实感应用： 游戏 电影 建筑 医疗 ………… 下午10时8分 5 计算机图形中真实感图形设计 1 图形真实感简介 2 光的颜色 3 光的明亮程度 4 明暗处理 下午10时8分 6 计算机图形中真实感图形设计-- 光的颜色 人们对于人眼的彩色机理有以下这种假设：人眼视网膜上的椎状细胞有三种类型： 红敏细胞 绿敏细胞 蓝敏细胞 下午10时8分 7 计算机图形中真实感图形设计-- 光的颜色 三基色模型 RGB CMY YIQ HSV HLS Red（红色） Green（绿色） Blue（蓝色） Cyan（青色） Magenta（品红） Yellow（黄色） Y（brightness 亮度）IQ（Chrominance 色调） Hue（色相）Saturation（饱和度）Value（明暗度值） Hue（色相） Lightness（亮度） Saturation（饱和度） 下午10时8分 8 计算机图形中真实感图形设计 1 图形真实感简介 2 光的颜色 3 光的明亮程度 4 明暗处理 下午10时8分 9 计算机图形中真实感图形设计-- 光的明亮程度 同一束光的明亮程度是因人而异。 光的辐射功率是可以客观测量的。 光的辐射功率越大，相应的光越不容易为人的眼睛所感觉得到。 反之亦然。 下午10时8分 10 下午10时8分 11 计算机图形中真实感图形设计-- 光的明亮程度 只改变曝光时间，其他参数不变 计算机图形中真实感图形设计 1 图形真实感简介 2 光的颜色 3 光的明亮程度 4 明暗处理 下午10时8分 12 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 真实感图形 光源 传播 物体反射 光线入眼 下午10时8分 13 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 光的强度与距离d的平方成反比。 当d为极限值时，光的强度改变得太快，导致不同的物体的明暗差别太大。 通常使用d的线性或是二次函数的倒数来实现光强度的衰减。 可以调整a、b、c的值来实现不同的光照效果。 光传播计算模型 下午10时8分 14 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 在靠近反射光方向上仍然可以观察到反射光，形成了反射光方向周围的一个高光区。 这与物体表面粗糙度有关系。 下午10时8分 15 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 观察方向与反射方向的夹角 一个简单的镜面反射模型： 设R和V分别表示反射光和观察方向的单位方向向量， 是反射光线和观察方向的夹角，上式也可以表示为： 镜面反射方向的单位向量R 根据入射光线向量I、法线向量N决定 其中： 为入射光强， 为表面的反射系数（与表面材料和入射角有关）。 下午10时8分 16 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 求反射光线方向向量R： 假设L、N、R都是单位向量，如图： 向量OB为向量L在向量N上的投影向量，则有: 因此可得反射光线的方向向量： 下午10时8分 17 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 漫反射的计算： 漫反射光均匀地想四周发散。对于不是镜面的物体表面，如果光线的入射强度为I1,则漫反射光的光强I为： 其中： 为表面的漫反射系数，L和N分别为入射光和反射表面法线的单位方向矢量，b是入射光线和反射表面法线方向的夹角，幂次n用了控制反射光在空间的分布，n越大，漫反射光就越集中在镜面反射光线周围。 下午10时8分 18 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 光照模型： 考察物体表面的光的亮度（强度）。 假设环境光的强度为La，点光源的强度为I1，所有物体都不透明，则有光照模型： 用于决定物体上的一点或屏幕上一像素点处的光强或明暗色调。公式中的R、I、N可以由上页公式求得。 明暗函数 下午10时8分 19 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 计算物体表面上各点处的光强的关键： 求出物体表面在这些点处的法线方向N。 FLAT明暗处理： 平面多面体被划分的很细，而且曲面上各点的曲率半径都比较大。 对于曲面上曲率半径较小的区域，使得到的这些逼近小平面的光亮程度有很大的光强差。导致该区域看起来很不光滑，降低图像的真实感。 下午10时8分 20 计算机图形中真实感图形设计-- 明暗处理 在表面光强度值进行线性插值来绘制多边形表面。 每个多边形的强度值沿着公共边与相邻多边形的值相接，消除了在平面绘制中存在