计算机图形学 8章-2 明暗度处理.ppt

顶点向量计算方法 双线性向量算法 河南理工大学计算机学院 计算机图形学 河 南 理 工 大 学 计 算 机 学 院 第8 章 真实感图形 §8.1 光照模型 §8.2 明暗处理 1. 明暗度处理方法 2. 半色调明暗处理方法 §8.3 纹理填充 1. 二维纹理映射 2. 三维纹理映射 一、明暗的光滑处理方法 1. 过程：用光照模型计算物体表面的光照强度，转换为图形软件的明暗模式，用于物体表面的浓淡处理。 平面立体：表面上各点处法向量相同，亮度也相同， 或用内插亮度值显示光照的浓淡效果。 曲平面立体：将曲面化分为多边形网格(四边形或三边 形)，用一组平面多边形来逼近曲面。 2. 常用方法： 1) 平滑明暗处理：亮度插值和法矢插值方法。 2) 半色调明暗处理。 §8.2 明暗处理 1. 明暗度常数法(Flat法) 主要用于平面体的真实感图形处理。 光照条件： ①光源无穷远，入射光相互平行； ②L和N恒定不变，cosθ为定值； ③观察点足够远； ④视矢量V 和R夹角为定值。 二、平滑明暗处理 常用方法：明暗度常数法、双线性插值法等。 处理方法： ①计算组成物体的每个多边形平面的明暗度； ②不满足光照条件， 用平面多边形各点L和V的平均值 用多边形中心点的L和V。 计算明暗度 ③处理曲面体时，将曲面网格化，当网格很密时，各 多边形很小，表面曲率逐渐变化，计算网格平面内的点的亮度，对网格进行明暗处理。 三、明暗度插值法 1.亮度插值法(Gouraud葛洛德法) 假定曲面已离散为平面多边形网格(三角形或四边形)，并已知每个小平面的顶点信息。 1) 插值计算步骤： (1) 计算多边形表面的外法线向量； 如何计算表面外法线？ i j k N = xb-xa yb-ya zb-za =Ai+Bj+Ck xc-xb yc-yb zc-zb (2) 求多边形各顶点的法矢 其值为诸邻面的法向量的平均值，即： NA=(N1+N2+N3+N4)/4 (3) 求各顶点的亮度值 求可见顶点的亮度值，以简单光反射模型进行计算： I(r, g, b)=Ia(r, g, b)Ka(r ,g ,b)+Ip(r, g, b) ? [Kd(r, g, b)( L ? N)+Ks( H ? N)] L、H、Kd、Ka、Ip、Ia的定义？ (4) 求扫描线与多边形边交点的亮度值 假设：多边形边上各点亮度值，边上点是线性分布。 假设扫描线y=yj与多边形两条边分别相交于a(xa，ya)和b(xb，yb)，则a、b点的亮度： Ia=[I1(yj-y2)+I2(y1-yj)]/(y1-y2) Ib=[I1(yj-y3)+I3(y1-yj)]/(y1-y3) (5) 求扫描线上各点的亮度值 沿扫描线方向按线性插值计算：即: Is=[Ia(xb-xs)+Ib(xs-xa)]/(xa-xb) 2) 增量形式 当j →j+1，yj→yj+1时： Ia, j+1= Ia, j+ΔIa Ib, j+1= Ib, j+ΔIb 其中：ΔIa=(I1-I2)/(y1-y2) ΔIb=(I1-I3)/(y1-y3) 而当i → i+1，xi→ xi+