第8章真实图形
第8章 真实图形
第8章真实图形 8.1光照模型 8.1.,1基本光学原理 基本光照模型模拟物体表面对直接 光照的反射作用,包括漫反射和镜面反射 物体之间的光反射作用没有充分考虑,仅 仅用一个与周围物体、视点、光源位置都 无关的环境光常量来近似表示。可以用如 下等式表示: 入射光=环境光+漫反射光+镜面反 射光
第8章 真实图形 8.1 光照模型 ◼ 8.1.1 基本光学原理 ◼ 基本光照模型模拟物体表面对直接 光照的反射作用，包括漫反射和镜面反射， 物体之间的光反射作用没有充分考虑，仅 仅用一个与周围物体、视点、光源位置都 无关的环境光常量来近似表示。可以用如 下等式表示： ◼ 入射光=环境光+漫反射光+镜面反 射光
第8章真实图形 L2环境光 环境光( ambient light)是在物体 和周围环境之间多次反射后,最终达到平 衡时的一种光,又称为背景光。 维空间中任意一点对环境光的反 射光强度可以用公式定量地表示为: 其中:K是物体对环境光的反射系 数,与物体表面性质有关;L是入射的环境 光的光强,与环培的明暗度有关
第8章 真实图形 ◼ 8.1.2 环境光 ◼ 环境光（ambient light）是在物体 和周围环境之间多次反射后，最终达到平 衡时的一种光，又称为背景光。 ◼ 三维空间中任意一点对环境光的反 射光强度可以用公式定量地表示为： ◼ ◼ 其中：Ka是物体对环境光的反射系 数，与物体表面性质有关； Ia是入射的环境 光的光强，与环境的明暗度有关。 e a a I = K I
第8章真实图形 81.3漫反射光 漫反射光是由物体表面的粗糙不平 引起的,它均匀地向各个方向传播,与视 无关 漫反射外在空间均匀分布,反射光 强与入射光的入射角0的余弦成正比,即 其中,K是漫反射系数(0~1之 的常数),与物体表面性质有关;I是入射 光(光源)的光强:.是入射光的入射角
第8章 真实图形 ◼ 8.1.3 漫反射光 ◼ 漫反射光是由物体表面的粗糙不平 引起的，它均匀地向各个方向传播，与视 点无关。 ◼ 漫反射光在空间均匀分布，反射光 强I与入射光的入射角θ的余弦成正比，即： ◼ ◼ 其中，Kd是漫反射系数（0～1之间 的常数），与物体表面性质有关；Ip是入射 光（光源）的光强；θ是入射光的入射角， 即入射光与物体表面法向量之间的夹角。 I d = Kd I p cos
第8章真实图形 设物体表面在照射点P处的单位法 向量为N,P到点光源的单位向量为L,则上 式可表达为如下的向量形式: 如果有多个光源,则可以把各个光 源的漫反射光照效果进行叠加: d
第8章 真实图形 ◼ 设物体表面在照射点P处的单位法 向量为N，P到点光源的单位向量为L，则上 式可表达为如下的向量形式： ◼ 如果有多个光源，则可以把各个光 源的漫反射光照效果进行叠加： ◼ ◼ = = m i d d pi N Li I K I 1 ( ) I K I (N L) d d p =
第8章真实图形 814镜面反射光和冯( Phong)反 模 Phong提出了一个计算镜面反射光 亮度的经验模,计算公式为: 其中:K是物体表面镜面反射系数, 它与入射角和波长有关;a是视线与反射方 向的夹角;n为镜面高光系数,用来模拟镔 面反射光在空间中的汇聚程度,它是一个 反映物体表面光泽度的常数 似地
第8章 真实图形 ◼ 8.1.4 镜面反射光和冯（Phong）反 射模型 ◼ Phong提出了一个计算镜面反射光 亮度的经验模型，其计算公式为： ◼ 其中：Ks是物体表面镜面反射系数， 它与入射角和波长有关；α是视线与反射方 向的夹角；n为镜面高光系数，用来模拟镜 面反射光在空间中的汇聚程度，它是一个 反映物体表面光泽度的常数； 近似地 描述了镜面反射光的空间分布。 n s p Ks I = I cos n cos
第8章真实图形 V和R分别是观察方向和镜面反射 方向的单位矢量,则可以用点积V·R来代 替 K R 在密个点光源照射下, Phong镜面 反射模型可以驾成:
第8章 真实图形 ◼ V和R分别是观察方向和镜面反射 方向的单位矢量，则可以用点积V·R来代 替 ： ◼ 在多个点光源照射下，Phong镜面 反射模型可以写成： n I s = I p Ks (V R) n i m i I s Ks I p i(V R ) 1 = =
第8章真实图形 引入矢量L和V的半角矢量H, 到简化的 Phong模型 K(N·H p S 在多个点光源照射下,简化的 PhQg模型为(NHy
第8章 真实图形 ◼ 引入矢量L和V的半角矢量H ，得 到简化的Phong模型： ◼ 在多个点光源照射下，简化的 Phong模型为： n I s = I p Ks (N H) n i m i Is Ks I pi(N H ) 1 = =
第8章真实图形 82明暗处理 82,1双线性光强插值( Gouraud明暗 理 基本思想:为了使多边形表面之间 光滑过渡,首先计算物体表面多边形各顶 点的光强,把它们作为曲面光强的采样点 然后对多边形顶点的光强插值计算出多边 形内部区域中各点的光强。 若采用扫描线绘制算法,则可以沿 当前扫描线进行双线性插值,即先用多边 形顶点的光强线性插值出当前扫描线与多
第8章 真实图形 8.2 明暗处理 ◼ 8.2.1 双线性光强插值(Gouraud明暗 处理) ◼ 基本思想：为了使多边形表面之间 光滑过渡，首先计算物体表面多边形各顶 点的光强，把它们作为曲面光强的采样点； 然后对多边形顶点的光强插值计算出多边 形内部区域中各点的光强。 ◼ 若采用扫描线绘制算法，则可以沿 当前扫描线进行双线性插值，即先用多边 形顶点的光强线性插值出当前扫描线与多 边形交点处的光强，然后再用交点的光强
第8章真实图形 822双线性法向插值(Pong明暗 平理) 基本思想:通过对多边形顶点的法 向量进行插值,获得其内部各点的法向量 同时根据光照明模型计算各点的光强
第8章 真实图形 ◼ 8.2.2 双线性法向插值（Phong明暗 处理） ◼ 基本思想：通过对多边形顶点的法 向量进行插值，获得其内部各点的法向量， 同时根据光照明模型计算各点的光强