第10章真實感圖形的生成技術(shù)101消隱技術(shù)10.2光照技術(shù)·10.3物體表面細節(jié)的模擬104陰影的生成10.5圖形反走樣技術(shù)10.6用OpenGL生成真實感圖形紋理映射≯真實感圖形繪制:借助數(shù)學、物理、計算機等學科的知識在計算機二維顯示屏上產(chǎn)生三維場景的真實逼真圖像、圖形。≯應用:計算機輔助設(shè)計、多媒體教育、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、科學計算可視化、動畫制作、電影特技模擬、計算機游戲等。10.2光照技術(shù)當光照射到物體表面時,光可能被吸收、反射和透射,被物體吸收的部分轉(zhuǎn)化為熱,只有反射、透射的光能夠進入人眼產(chǎn)生視覺效果,它們決定了物體所呈現(xiàn)的顏色國如果物體是不透明的,則透射光不存在,物體的顏色僅由圖65(a)經(jīng)過光照計算的球反射光決定。如果只考察光源(b)不經(jīng)過光照計算的球直接照射下物體表面的反射情況,稱為簡單光照明模型口光學反射模型通常物體表面的反射光可以認為包含三個分量:對環(huán)境光的反射、對特定光源的漫反射和鏡面反射13反射光入慰光玉(a)漫反射(b)理想鏡面反射(c)一般光滑表面的鏡面反射(d)理想鏡面反射方向與視線方向的夾角圖6-6光學反射模型環(huán)境光的反射環(huán)境光(ambientlight)來自周圍環(huán)境(如墻面)散射的光,物體對環(huán)境光的反射分量表示K0≤K,≤1其中是入射的環(huán)境光亮度,K2是環(huán)境光漫反射系數(shù),漫反射(diffusereflection)特(Lambert余弦定律指出:當點光源照射到一個漫反射體時,其表面反射亮度和光源入射角(入射光線和表面法矢量的夾角)的余弦成正比,即K1osO)p≤≤20≤K,≤1其中是來自點光源的入射光亮度。K是漫反射系數(shù),與物體表面性質(zhì)有關(guān)是入射光線和表面法矢量的夾角>鏡面反射(specularreflection)對于純鏡面,反射光和入射光對稱地分布在表面法向的兩側(cè)對于一般光滑表面,表面可理解為由許多朝向不同的微小平面構(gòu)成,入射光經(jīng)許多微小平面反射后形成的反射光不再是單向的,而是分布于理想鏡面反射方向的周圍。通常采用余弦函數(shù)的冪次來模擬一般光滑表面的鏡面反射光的空間分布I=Kl,cos(a)0sa≤是入射光亮度。K3是物體表面鏡面反射系數(shù),a為理想鏡面反射方向與視線方向的夾角,n為鏡面反射光的會聚指數(shù)。口蘭伯特反射光照模型只考慮對環(huán)境光的反射分量和對特定光源的漫反射分量,則物體表面的反射光亮度為1=Kln+KdI,cos(0)ssx0≤Ka+k≤1口Phong光照模型考慮環(huán)境光、漫反射和鏡面反射,則物體表面的反射光亮度為:l=KIa+kdlcos(0)+kcos(a)光的亮度與傳播距離的平方成反比,1為光源處的光亮度,Rommey提出衰減因子1/可以取得比較真實的效果。此時Phong光照模型可以進一步描述為I=KⅠ+dp+kK。co()+K,os"(al其中a是物體上當前考察點到視點的距離,K是一個任意的常量,0≤D≤2光照效果圖comingligusereflectionPerfectspecularImpertectspecularCombinationofrefectionreflectiondiffuseandspecularreflection將光亮度轉(zhuǎn)換成為光柵圖形顯示器采用的RGB三基色進行計算,如果存在多個光源,則將效果線性相加。此時光照模型可以描述為:Ⅰ=KI+Adp+kco