=1,B=1三个面,因而代表的颜色较亮。色彩H由绕V轴的旋转角给定,红色对应于角度0度,绿色对应于 角度120度,蓝色对应于角度240度。在HSV颜色模型中,每一种颜色和它的补色相差180度。饱和度S取 值从0到1,由圆心向圆周过渡。由于HSV颜色模型所代表的颜色域是CIE色度图的一个子集,它的最大饱 和度的颜色的纯度值并不是100%。在圆锥的顶点处,V=0,H和S无定义,代表黑色,圆锥顶面中心处S=0, V=1,H无定义,代表白色,从该点到原点代表亮度渐暗的白色,即不同灰度的白色。任何V=1,S=1的颜色 都是纯色。 色浓 纯色 色调 灰 色深 蓝 品 0. 黑 图41.11HsV颜色模型 图41.12颜色三角形图41.13RGB正六边形 HSⅤ颜色模型对应于画家的配色的方法。画家用改变色浓和色深的方法来从某种纯色获得不同色调的颜色。 其做法是:在一种纯色中加入白色以改变色浓,加入黑色以改变色深,同时加入不同比例的白色,黑色即可 得到不同色调的颜色。如图4.1.12所示,为具有某个固定色彩的颜色三角形表示。 从RGB立方体的白色顶点出发,沿着主对角线向原点方向投影,可以得到一个正六边形,如图4.1.13所 示,容易发现,该六边形是HSV圆锥顶面的一个真子集。RGB立方体重所有的顶点在原点,侧面平行于坐标 平面的子立方体往上述方向投影,必定为HSV圆锥中某个与Ⅴ轴垂直的截面的真子集。因此,可以认为RGB 空间的主对角线,对应于HSV空间的V轴。这是两个颜色模型之间的一个联系关系 4.2简单光照明模型 当光照射到物体表面时,光线可能被吸收、反射和透射。被物体吸收的部分转化为热。反射、透射的 光进入人的视觉系统,使我们能看见物体。为模拟这一现象,我们建立一些数学模型来替代复杂的物理 模型。这些模型就称为明暗效应模型或者光照明模型。三维形体的图形经过消隐后,再进行明暗效应的 处理,可以进一步提高图形的真实感 为了使读者对于光照明模型有一个感性上的认识,我们先介绍一下光照明模型的早期发展情况: 1967年, Wylie等人第一次在显示物体时加进光照效果[WYLI67]。 Wylie认为:物体表面上一点的光强, 与该点到光源的距离成反比。 1970年, Boukni ght在Com.ACM上发表论文,提出第一个光反射模型[BOUK70],指出物体表面朝向是确 定物体表面上一点光强的主要因素,用 Lambert漫反射定律计算物体表面上各多边形的光强,对光照射不到 的地方,用环境光代替。 1971年, Gourand在 IEEE Trans. Computers上发表论文[GOUR71],提出漫反射模型加插值的思想。对多 面体模型,用漫反射模型计算多边形顶点的光亮度,再用增量法插值计算。 1975年, Phong在Comm.ACM上发表论文[PHON75],提出图形学中第一个有影响的光照明模型。 Phong模 型虽然只是一个经验模型,但是其真实度已达到可以接受的程度 在下面一小节中,我们首先介绍与光照明模型相关的一些光学上的物理知识。这些知识是光照明模型的物 理基础,不仅在本节中起作用,而且还作用于后面的章节 4.2.1相关知识 1.光的传播 在正常的情况下,光沿着直线传播,当光遇到介质不同的表面时,会产生反射和折射现象,而且在反射和 折射的时候,它们遵循反射定律和折射定律。 (1)反射定律:入射角等于反射角,而且反射光线、入射光线与法向量在同一平面上。 计算机图形学第四章第108页共36页计算机图形学 第四章 第 108 页 共 36 页 G=1，B=1 三个面，因而代表的颜色较亮。色彩 H 由绕 V 轴的旋转角给定，红色对应于角度 0 度，绿色对应于 角度 120 度，蓝色对应于角度 240 度。在 HSV 颜色模型中，每一种颜色和它的补色相差 180 度。饱和度 S 取 值从 0 到 1，由圆心向圆周过渡。由于 HSV 颜色模型所代表的颜色域是 CIE 色度图的一个子集，它的最大饱 和度的颜色的纯度值并不是 100％。在圆锥的顶点处，V=0，H 和 S 无定义，代表黑色，圆锥顶面中心处 S=0， V=1，H 无定义，代表白色，从该点到原点代表亮度渐暗的白色，即不同灰度的白色。任何 V=1，S=1 的颜色 都是纯色。 HSV 颜色模型对应于画家的配色的方法。画家用改变色浓和色深的方法来从某种纯色获得不同色调的颜色。 其做法是：在一种纯色中加入白色以改变色浓，加入黑色以改变色深，同时加入不同比例的白色，黑色即可 得到不同色调的颜色。如图 4.1.12 所示，为具有某个固定色彩的颜色三角形表示。 从 RGB 立方体的白色顶点出发，沿着主对角线向原点方向投影，可以得到一个正六边形，如图 4.1.13 所 示，容易发现，该六边形是 HSV 圆锥顶面的一个真子集。RGB 立方体重所有的顶点在原点，侧面平行于坐标 平面的子立方体往上述方向投影，必定为 HSV 圆锥中某个与 V 轴垂直的截面的真子集。因此，可以认为 RGB 空间的主对角线，对应于 HSV 空间的 V 轴。这是两个颜色模型之间的一个联系关系。 4.2 简单光照明模型 当光照射到物体表面时，光线可能被吸收、反射和透射。被物体吸收的部分转化为热。反射、透射的 光进入人的视觉系统，使我们能看见物体。为模拟这一现象，我们建立一些数学模型来替代复杂的物理 模型。这些模型就称为明暗效应模型或者光照明模型。三维形体的图形经过消隐后，再进行明暗效应的 处理，可以进一步提高图形的真实感。 为了使读者对于光照明模型有一个感性上的认识，我们先介绍一下光照明模型的早期发展情况： 1967 年，Wylie 等人第一次在显示物体时加进光照效果[WYLI67]。Wylie 认为：物体表面上一点的光强， 与该点到光源的距离成反比。 1970 年，Bouknight 在 Comm. ACM 上发表论文，提出第一个光反射模型[BOUK70]，指出物体表面朝向是确 定物体表面上一点光强的主要因素，用 Lambert 漫反射定律计算物体表面上各多边形的光强，对光照射不到 的地方，用环境光代替。 1971 年，Gourand 在 IEEE Trans. Computers 上发表论文[GOUR71]，提出漫反射模型加插值的思想。对多 面体模型，用漫反射模型计算多边形顶点的光亮度，再用增量法插值计算。 1975 年，Phong 在 Comm. ACM 上发表论文[PHON75]，提出图形学中第一个有影响的光照明模型。Phong 模 型虽然只是一个经验模型，但是其真实度已达到可以接受的程度。 在下面一小节中，我们首先介绍与光照明模型相关的一些光学上的物理知识。这些知识是光照明模型的物 理基础，不仅在本节中起作用，而且还作用于后面的章节。 4.2.1 相关知识 1．光的传播 在正常的情况下，光沿着直线传播，当光遇到介质不同的表面时，会产生反射和折射现象，而且在反射和 折射的时候，它们遵循反射定律和折射定律。 （1）反射定律：入射角等于反射角，而且反射光线、入射光线与法向量在同一平面上