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 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: Ⅰ=K aa 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
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 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0的余弦成正比,即: l=KI cose 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;I是入射光(光源)的光 强;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
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: =Kan(N·D 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: 14=K∑lm(N·L)
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 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: Ⅰ= LK cOS"a 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; 近似她描遨了镜面反射光的空间分布
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∨·R来代替: 1=12k。(V·R) 在多个点光源照射下, Phong镜面反射模型 可以写成: K∑2(V·R)y i=1
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,得到简化的 Phong模型 1。=lnK(N·H) 在多个点光源照射下,简化的 Phong模型为: =K∑l(NH
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 I s Ks I pi(N H ) 1 = =
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 再用交点的光强线性插值出扫描线位于多边形内 区域段上每一点像素处的光强
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 再用交点的光强线性插值出扫描线位于多边形内 区域段上每一点像素处的光强
第8章真实图形 82.2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
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