3D数学基础第15篇章图形数学课件.ppt

15.4 光照和雾化 镜面反射分量 镜面反射分量指由光源直接经物体表面反射入眼睛的光线 Phong模型 15.4 光照和雾化 镜面反射分量 镜面反射分量指由光源直接经物体表面反射入眼睛的光线，其强度取决于物体、光源和观察者 Blinn模型 15.4 光照和雾化 漫反射分量 漫反射是粗糙无光泽的物体表面对光的反射，它反映的是散开的随机方向上的反射 漫反射不依赖于视点位置，但依赖于光 源与物体的相对位置 15.4 光照和雾化 环境光分量 光线经历多于一次的反射后进入眼睛，此类反射即为环境光。环境光取决于材质和全局环境光，此时没有涉及任何光源 环境光计算公式为： 其中： 15.4 光照和雾化 光照方程——合成 单一光源 15.4 光照和雾化 光照方程——合成 多个光源 15.4 光照和雾化 雾化 现实中，光线被空气中无数粒子反射与折射。如果单位体积内粒子的浓度足够，则它们是可见的，例如烟、灰尘、雾等。计算机图形学中，上述现象都是通过雾化技术加以模拟的。 雾化效果能够增强三维场景中的真实感，并可提供一定的深度感。 15.4 光照和雾化 雾化 15.4 光照和雾化 雾化效果实现原理 通过将景物颜色与雾的颜色，以随物体到观察点距离增加而增强的混合因子（雾浓度）混合而实现的。 clit：计算光照后的物体表面颜色 f：雾浓度 gfog：全局雾颜色 15.4 光照和雾化 雾化效果实现原理 雾浓度的计算： 说明： （1）该公式假设雾是空间均匀的，但实际情况并不总是如此。例如，现实世界中，雾常在下方较浓，此模型不能表达这个现象。 （2）距离的定义是可变的 15.4 光照和雾化 着色 着色规定了如何利用顶点的颜色（通过光照明模型计算）来计算构成图元的像素的颜色 均匀着色 光滑着色 15.4 光照和雾化 均匀着色 任取多边形上一点，利用光照明模型计算出它的颜色，颜色即是多边形的颜色。 通常，计算光照的位置为三角形中心，表面法向量为三角形法向量。 优点：速度快 缺点：由于相邻两个多边形法向不同，因而计算出来的颜色也不岂，由此造成整个物体表面的颜色过渡不平滑，有块效应。 15.4 光照和雾化 光滑着色 主要采用插值方法，故亦称为插值着色 Gouraud着色 对多边形顶点的颜色进行插值以产生中间各点的颜色 Phong着色 对多边形顶点的法向量进行插值以产生中间各点的法向量 15.4 光照和雾化 光滑着色 Gouraud着色 对多边形顶点的颜色进行插值以产生中间各点的颜色 由于顶点被相邻多边形所共享，所以相邻多边形在边界附近的颜色就比较光滑了（与flat着色相比） 缺点：当被模拟的值不是线性变化时，如线性高光，连续性不好 15.4 光照和雾化 光滑着色 Phong着色 对多边形顶点的法向量进行插值以产生中间各点的法向量 多边形上每一点需要计算一次光照明模型，因而计算量远大于Gouraudu着色，但用Phong着色方法绘制的图形更加真实 15.4 光照和雾化 Flat着色 对整个三角形只计算一次光照值 Gourand着色 顶点级计算光照，然后这些值 被线性插值用于整个多边形面 Phong着色 对顶点法向量进行插值以获得 其内部各点法向量，然后逐像 素计算光照值 15.4 光照和雾化 光滑着色 插值方法存在的问题 物体轮廓不光滑、透视变形、方向依赖性、公共顶点处颜色连续、顶点法向不具代表性等 尽管如此，插值着色因其算法简单，效率高，被广泛应用于绘制真实感图形 15.5 缓存 缓存 矩形内存块,用于存取跟像素相关的数据 帧缓存 存储每个像素的颜色，即渲染后的图像 双缓存（显示缓存和离线缓存）:使用两个帧缓存（显示缓存和离线缓存），显示缓存用于存放当前显示的图像,离散缓存存放正在渲染的图像。解决了屏幕闪烁的问题。 深度缓存(z-buffer) 存储像素的深度信息。深度信息反映了物体到摄像机的距离，通常保存的都是裁剪空间的z坐标。深度缓存一般用于计算物体之间的摭挡。 15.6 纹理映射 纹理映射的功能 根据映射函数将物体上每个点找到图像上对 应点，并将对应点的颜色值赋给物体上的点