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真实感图形生成技术方案

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真实感图形渲染算法的研究与实现

真实感图形渲染算法的研究与实现
定的光 照条 件 ， 计算 画 面 上 可见 的各景 物表 面 的光 亮
图案和 细微结 构 。纹 理 映射 大 致 可分 为两 类 ， 类 用 一
于 改变物 体表 面的 图案 和颜 色 ； 一类 用来 改 变物 体 另
表 面的法 向量 以产 生 凹 凸不 平 的效 果。 另外 ， 还有 人 将 通过扰 动 函数来改 变反射 系数和透 射 系数 来产生 纹
面。本文主要就我们开 发的交 互式 真实感 酉形渲染 系统甲采用的各种渲染 算羞（ 度墁冲算法、 搛 １ 光线跟踪和辐 射度算 法） 作详细舟
绍。
关键词
真实感 曰形
深度缓冲
光线跟踪 辐射度
ＲＥ ＥＡ Ｓ ＲＣＨ Ｄ ＥＡＩ ＺＡ １ ＡＮ Ｒ Ｉ Ｔ ０Ｎ ＨＩ ｌ ０Ｆ Ｔ ＲＤ ＤⅡ加团 ０Ｎ ＧＲＡ Ｉ Ｓ Ｂ ＲＥ Ｐ ⅡＣ Ｙ ＮＤＥ ＮＧ ￣ ＲＩ Ｒ ＴＨｌ Ｓ Ｉ Ｖ Ｉ
ｏ ｒｐ ｉｓ￣ ｄ ｎ， ｓ ｅ ｎ ｇａ ｈｃ ｅ ｌ ￣ｔｍ ｇ
＂ ｅ ｅａ 黜 ｅａ ａ ｗ￣ｍ ｚ— ￣ ｒ ｗ ｄ ｈｅ ｒ ％ ＊ ｓ（ ｈ ｆｒ ｃ 、 ｌ ， ｈ 、ｙ 吨 ａ
Ｋｅ ｗｅ ｄ ｙ ｅｓ
） ｅｐ ｒｄｉ ｅ ｅ ｘｌｔ ｎｄｔ ｔ ａｅ ａ
・
高度 真 实感 图形计算 的步骤 一般 如 下 ： 实体 或表 面造型 一＞材 质和 纹 理设 置 一 ＞视 点选
定一 ＞光 源设 置 一 ＞光 亮度 计算 一 ＞色调调 整 一 ＞颜 色
量 化与 抖 动 一 ＞显示 图形
收稿 日 ： ０ — ４ ２ 高 永 明 讲师 期 ２ １ ０— ３ ０ 主研 领域 ： 计算机 体系结
维普资讯
真 实 感 图形 渲 染 算 法 的研 究与 实现

计算机图形学实验——真实感图形场景的生成

计算机图形学实验——真实感图形场景的生成

实验四真实感图形的生成一、实验内容⏹创建一个简单场景⏹场景中有一个复杂的三维几何体⏹通过一系列处理使得场景和几何体具有真实感⏹可以通过变换视点观察场景二、程序结构创建Win32 Console Application，使用OpenGL的控制台应用程序框架。

其中:•init()函数进行场景初始化工作；•reshape(GLsizei width, GLsizei height)函数设置窗口的视口大小，同时设置透视深度和透视角度等参数；•display()函数构建坐标系并通过调用具体的绘制图形函数来绘制具体场景和几何图形；•LoadBMP()函数导入纹理位图文件；•LoadTexture()函数加载纹理到内存空间中；•generateShadow(GLfloat shadow[4][4], const GLfloat ground[4], const GLfloat light[4])函数来计算空间中物体上任意一点的平面阴影投射矩阵•keyboard(unsigned char key, int x, int y)函数处理键盘按键消息；•mouseButton(int button, int state, int x, int y)函数处理鼠标按键消息；最后由主函数main(int argc, char** argv)中调用OpenGL函数来显示窗口，并进行绘图和处理事件消息函数。

三、代码说明1.加载位图纹理首先，编写LoadBMP()函数导入位图文件，代码截图如下：然后，编写LoadEarthTexture()函数加载导入的位图并设置相关参数，代码截图如下：2.绘制房间场景在drawScene()函数中调用OpenGL基本几何元素绘制过程glBegin(GL_QUADS)绘制4个平面，并为每个平面绑定相应的纹理图片，主要代码截图如下：3.绘制地球仪模型编写drawEarth()函数绘制地球仪模型，并为地球仪模型绑定对应的纹理贴图，同时增加光照和材质的处理，代码截图如下：4.绘制模拟点光源编写drawBulb()函数绘制模拟点光源及灯罩，首先调用glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP)绘制4个三角形面构成棱锥形灯罩的4个侧面，然后调用gluSphere()函数绘制球形灯泡并增加光照和材质处理效果，代码截图如下：5.生成阴影根据点光源、物体上的任意一点、物体在平面上的投影点“三点共线”的几何原理，以及投影点在平面上的位置关系，通过平面方程求得其法向量，然后利用点光源和物体上一点的坐标进行计算，得出物体上该点的平面阴影投射矩阵。

快速制作逼真的拼图效果

快速制作逼真的拼图效果

快速制作逼真的拼图效果制作逼真的拼图效果是PhotoShop软件中一个很有趣的技巧，它可以使您的图片看起来像是由拼图块拼接而成，给人一种独特的视觉体验。

以下是一些简单的步骤，帮助您快速制作逼真的拼图效果。

第一步：选择一张图片首先，从您的计算机中选择一张合适的图片。

这可以是任何您喜欢的图片，不过具有一定纹理和细节的图片通常效果更好。

确保您拥有该图片的版权，以避免侵权问题。

第二步：创建画布打开PhotoShop软件，创建一个新的画布。

您可以根据您的需要选择适当的画布大小，但建议保持与原始图片相同的比例。

第三步：切割图片将选定的图片拖拽到新的画布上，调整大小以适应画布。

接下来，使用“切割”工具选择图片的各个部分，并将其切割成大小相等的块。

切割得越细致，拼图效果就会更加逼真。

第四步：排列块将切割得到的块拖拽到画布上，并对它们进行适当的排列。

尽量保持块之间的间隔一致，这样会使拼图效果更加平衡。

还可以通过旋转、翻转或调整块的大小来增加变化。

第五步：添加阴影效果为了增强拼图效果的真实感，可以给每个块添加一定的阴影效果。

选择一个块，通过应用阴影效果来使其看起来像是浮起在画布上。

确保阴影的颜色、透明度和角度与原始图片的光线一致。

第六步：调整颜色和对比度为了进一步增强逼真的拼图效果，您可以调整整个画布的颜色和对比度。

通过使用“色相/饱和度”和“明暗度/对比度”工具，可以改变颜色的饱和度、亮度和对比度，以便更好地融入原始图片的风格。

第七步：添加细节为了增添真实感，可以在每个块上添加一些细节。

例如，您可以使用“笔刷工具”来添加一些纹理或颗粒效果，使每个块看起来更加真实。

第八步：合并图层并保存完成所有调整后，将所有图层合并为一个图层。

然后，通过点击“文件” > “保存为”来保存您的作品。

选择适当的文件格式和保存位置，并为您的拼图效果命名。

以上就是制作逼真拼图效果的简单步骤。

通过选择合适的图片、切割块、排列和调整阴影效果，以及调整颜色对比度和添加细节，您可以快速制作出一个逼真的拼图效果。

计算机图形学真实感图形绘制

计算机图形学真实感图形绘制
图12 光线跟踪算法
41
光线跟踪算法步骤
从视点出发，确定穿过每个像素中心的光线路径， 然后，沿这束光线累计光强，并将最终值赋给相应 像素。
对于每一像素光线，对场景中的所有物体表面进行 测试以确定其是否与该光线相交，并计算出交点的 深度，深度最大（z值）的交点即为该像素对应的可见
点。然后，继续考察通过该可见点的从属光线（
pname取值 GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT
默认值 (0.2, 0.2, 0.2, 1.0)
GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWE GL_FALSE
R
GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE
GL_FALSE
GL_LIGHT_MODEL_COLOR_CONTR GL_SINGLE_COLOR OL
P点对环境光的反射强度为
图1 环境光的反射
8
漫反射光（Diffuse Reflection）
一个粗糙的、无光泽的表面呈现为漫反射。
特点：光源来自一个方向，反射光均匀地射向各个方向 。
由Lambert余弦定理可 得点P处漫反射光的强度为：
图2 漫反射
9
漫反射光（Diffuse Reflection）
含义 整个场景的环境光成分 如何计算镜面反射角
单面光照还是双面光照 镜面反射颜色是否独立于环境颜 色、散射颜色
52
OpenGL材质属性
在OpenGL中，下面的函数用于指定材质属性
void glMaterial{if} (GLenum face, GLenum pname, TYPE param);
43
光线跟踪算法步骤
图13 光线跟踪及光线跟踪树
44
光线跟踪算法步骤

计算机图形学第四章真实感图形学

计算机图形学第四章真实感图形学
– 物体本身 – 光源 – 周围环境 – 观察者的视觉系统
计算机图形学基础
颜色的特性
• 颜色的三个视觉特性(心理学度量）
– 色调(Hue) 一种颜色区别于其他颜色的 因素，如：红、绿、蓝
– 饱和度(Saturation) 颜色的纯度 – 亮度(Lightness) 光给人的刺激的强度
计算机图形学基础
• 光可以由它的光谱能量分布P() 来表示
– 各种波长的能量
能 量
P()
大致相等，
为白光
400
计算机图形学基础
波长 700 nm
– 各波长的能量
能
量
分布不均匀，
为彩色光
– 包含一种波长 的能量，其他
400
能 量
P( )
波长都为零，
是单色光 400
计算机图形学基础
P( )
波长 700 nm
波长
Red: Hue 0, Saturation, 100% Blue: Hue 240, Saturation, 100% Green: Hue 120, Saturation, 100% 亮度(Lightness) 100%, 90%, … , 0%
计算机图形学基础
颜色的物理特性
– 主波长（Dominant Wavelength) 产生颜色光的波长，对应于视觉感知的色调
品红＝白－绿
黑＝白－红－绿－蓝 黄＝白－蓝
红＝白－绿－蓝
CMY颜色模型都是面向硬件模型
计算机图形学基础
HSV颜色模型
• HSV颜色模型是面向用户的
• 对应圆柱坐标系的圆锥形子集 绿 V
• 圆锥的顶面对应于V=1
（120度）
黄
1.0

创建真实纸质效果的秘密技巧

创建真实纸质效果的秘密技巧

创建真实纸质效果的秘密技巧在使用PhotoShop软件时，我们经常需要模拟纸质效果来增加图片的真实感和纹理。

下面将介绍几种创建真实纸质效果的秘密技巧,帮助你在设计中添加生动的纸张质感。

1. 纸张背景制作首先，选择一个纸张质地的背景，这可以是拍摄到的纸张图片，也可以是从网上下载的高质量素材。

然后打开PhotoShop软件，将背景图片导入，通过拖拽或者文件-打开来实现。

接下来，选定需要添加纸质效果的图层，使用选框工具（矩形、椭圆等）选择需要添加效果的区域。

点击选择-反相，将选中的图像反向，再点击图像-调整-反相，再次将图像反向。

这样就可以将选定区域转为透明背景。

2. 纸质纹理添加为了营造真实的纸质效果，我们需要给图片添加适当的纹理。

在下载了纸张纹理图片后，打开PhotoShop软件，将图片导入。

然后选择需要添加纹理的图层，点击图层-样式-添加纹理。

在弹出的样式窗口中，点击纹理选项卡，然后在纹理菜单中选择载入纹理，选择下载的纹理图片。

调整纹理的透明度、缩放和角度，直到达到理想效果。

3. 纸张折痕制作为了增加真实感，我们可以给图片添加一些纸张折痕效果。

选择需要添加折痕效果的图层，在图层-样式中选择倒角选项。

调整倒角弯曲度和大小，将图层的边缘做成有折痕的样子。

如果你想要更接近真实折痕的效果，还可以使用滤镜-艺术效果-水彩纸张，通过调整参数来达到更加真实的效果。

4. 笔刷绘制除了使用纸张纹理和折痕效果，我们还可以使用笔刷绘制来增加真实纸质效果。

选择笔刷工具，然后在选项栏中选择需要的笔刷（例如铅笔、粉笔、墨水等），调整笔刷的硬度和大小。

然后在需要添加纸质效果的图层上绘制，可以添加一些涂鸦或者粗糙的线条来模拟书写或者手绘的效果。

可以根据需要多次涂鸦，调整笔刷透明度和颜色，以达到理想的效果。

5. 光影投射为了增加真实的光影投射效果，我们可以使用投射光源来模拟阳光或者灯光的照射。

选择需要添加投射光源的图层，点击图层-样式-投射，调整投射光源的角度、距离和强度，可以看到图层的边缘出现了阴影效果。

真实感图形的绘制


引
言
• 为了更好地表现出由于物体表面材料不同 而引起的不同视觉感受，表现光源形状、 颜色、及照明区域等因素对照明效果的影 响等，需要建立更能精确反映客观世界的 光照明模型。本章将要介绍的TorranceSparrow 模型和Cook-Torrance模型等就是 这样一些能更好地模拟自然界光照明物理 过程的光照明模型。而一些更为精确的计 算模型，如辐射度算法，则考虑了场景中 光源与物体表面间辐射能量的传递来计算 光强度。
• 包围盒技术是用几何形状相对简单的封闭表面 （如长方体、球、圆柱等）将一复杂景物包裹起 来，如图12.6中的虚线为最简单的椭球形包围盒。 • 优点：场景分层次表示法和包围盒技术用光线与 少量形状简单的包围盒的求交测试取代与大量景 物表面的求交计算,提高了算法效率。 • 缺点：这种方法的问题在于许多情况下简单的包 围盒不能紧密地包裹其中所含的景物,因此降低 了包围盒测试的可靠性。而复杂的包围盒又将导 致光线和包围盒的求交计算变得困难。
12.1.2 Whitted光照明模型
• 规则透射方向t可写成如下形式
t = k f (N 0 − V ′) − N 0
其中
| N0 | kf = [(η 2 / η1 ) 2 | V ' | 2 − | N 0 − V ' | 2 ]1 / 2
下面讨论如何确定 k f
12.1.2 Whitted光照明模型
σσ+
视点 图12.8 BSP树的遍历
Root 1 3 0 2 4 5 6 8 9 1 3 2 0 04 4 5 7 8 6 69 9 13 024 57 689 7 01234 56789
图12.9 二维场景及其BSP树
• 3. 基于网格剖分的光线跟踪 首先求光线在当前网格中的出口，然后将该点沿 光线前进方向做微小移动，使 P 点为光线即将进 入的下一个网格的一个内部点。根据光线前进的 特点，光线位于下一个网格内的区段上各点的参 数值一定大于光线在当前网格内各点的参数。设 光线在当前网格的出口点参数为t（当然它也是下 一个网格的入口参数）。这样只要将t加上一个很 小的正挠动量，就得到点 P 的参数值。确定了 P 的位置就可确定它所在的叶结点空间。然后将光 线与该叶结点空间中所含的景物进行求交测试。 若存在有效交点，则结束光线跟踪；否则继续跟 踪进入相邻的下一空间区域，直至该光线射出空 间或求得有效交点为止。

三维实景模型制作方法

三维实景模型制作方法（原创版3篇）篇1 目录I.三维实景模型制作方法简述II.三维实景模型制作流程III.三维实景模型的应用场景IV.三维实景模型制作方法的优缺点篇1正文三维实景模型制作方法是一种将现实场景转化为虚拟三维模型的技术。

这种技术可以用于各种领域，如城市规划、虚拟现实、数字城市等。

三维实景模型制作方法通常包括以下步骤：1.采集数据：使用激光扫描仪、相机等设备采集场景数据，包括高度、宽度、深度、纹理等。

2.数据处理：对采集的数据进行处理，包括几何建模、纹理贴图、光照计算等。

3.模型渲染：使用计算机图形学技术对处理后的数据进行渲染，生成三维实景模型。

三维实景模型的应用场景非常广泛，包括城市规划、虚拟现实、数字城市、游戏开发、建筑设计等领域。

在城市规划中，三维实景模型可以用于仿真城市环境，进行城市规划和管理。

在虚拟现实和数字城市中，三维实景模型可以用于构建虚拟世界，提供沉浸式体验。

在游戏开发中，三维实景模型可以用于角色建模和场景设计。

在建筑设计领域，三维实景模型可以用于模拟建筑外观和内部布局。

虽然三维实景模型制作方法具有一定的优势，如提供沉浸式体验和便于管理，但也存在一些缺点，如数据采集和处理难度大、成本高、精度有限等。

篇2 目录I.三维实景模型制作方法简介II.三维实景模型制作方法的具体步骤III.三维实景模型制作方法的应用场景IV.三维实景模型制作方法的优缺点篇2正文三维实景模型制作方法是一种将现实场景转化为三维数字模型的方法。

这种方法可以将现实场景真实地呈现在计算机中，方便进行虚拟现实、数字城市、数字孪生等领域的应用。

具体来说，三维实景模型制作方法包括以下步骤：1.采集数据：使用激光扫描仪、相机等设备采集场景数据，包括高度、宽度、深度、纹理等数据。

2.建模：使用建模软件根据采集的数据进行建模，包括构建基础模型、添加细节和纹理等操作。

3.渲染：使用渲染引擎对模型进行渲染，生成具有真实感的图像或视频。

第十章真实感图形PPT课件


红
蓝
品红
图10-3 HSV正六边形
12
13
V
绿
黄
白
红
青
蓝
品红
H S
黑
图10-4 HSV 颜色模型
14
HSV六棱锥
HSV圆锥
15
色泽
白
纯色
灰色色调色深黑 Nhomakorabea图10－5 色泽、色深和色调的关系图
16
表10-1 RGB和HSV的对应关系 图10-5 Photoshop 软件中表示的RGB模型和HSB模型的转换 17
20
从上面的顺序中，可以很明显地感到各种油墨添加后的 效果。在印刷过程中，纸张在各个滚筒间传送，可能因为热 胀冷缩或者其他的一些原因产生了位移，这可能使得原本该 印上颜色的地方没有印上。为了检验印刷品的质量，在印刷 各个颜色的时候，都会在纸张空白的地方印一个+符号。如果 每个颜色都套印正确，那么在最终的成品上只会看到一个+符 号。如果有两个或三个，就说明产生了套印错误，将会造成 废品。
29
10.2.2 环境光模型
环境光是环境中其它物体散射到物体表面后再反射出来的 光。由周围物体多次反射所产生的环境光来自周围各个方向， 又均匀地向各个方向反射。
环境光的反射光强Ia可表示为
I e ka I a ，0.0≤ka≤1.0
（10-4）
P
图10-9 环境光几何表示
30
10.2.3 漫反射光模型
19
在图像交付印刷的时候，一般需要把这四个通道的灰度 图制成胶片(称为出片)，然后制成硫酸纸等，再上印刷机进 行印刷。传统的印刷机有4个印刷滚筒(形象比喻，实际情况 有所区别)，分别负责印制青色、品红色、黄色和黑色。一张 白纸进入印刷机后要被印4次，先被印上图像中青色的部分， 再被印上洋红色、黄色和黑色部分，顺序如下图：

深度图像 如何制作3D效果的图像

深度图像：如何制作3D效果的图像PhotoShop软件作为一款强大的图像处理工具，除了常见的修图和设计功能外，还可以为图像添加深度效果，使其呈现出逼真的3D效果。

本文将向读者介绍如何利用PhotoShop制作深度图像，实现炫酷的3D效果。

首先，打开PhotoShop软件并导入需要添加深度效果的图像。

在菜单栏中选择“文件”>“打开”，然后选择图像文件并点击“打开”。

接下来，我们需要为图像创建一个深度图层。

在图层面板中，点击底部的“新建图层”按钮，或者使用快捷键“Ctrl+Shift+N”创建一个新图层。

在新图层中，选择一个合适的工具来勾勒出图像的深度。

最常用的工具之一是“钢笔工具”。

点击工具栏上的钢笔图标，然后使用钢笔工具勾勒出图像中需要突出的区域。

可以使用多个路径来描述更复杂的深度。

完成勾勒后，选择“路径选择工具”（或者使用快捷键“A”），然后在图像上右击，选择“创建矢量適用”来创建路径。

接下来，我们需要为深度效果添加透视。

在菜单栏中选择“滤镜”>“透视”>“透视类别”选项。

根据个人喜好和效果需求，可以选择线性、放射状或其他透视类型，并对技术选项进行微调。

调整完成后点击“确定”。

现在，我们可以为深度效果添加材质和颜色。

在图层面板中，选择深度图层并右击，选择“图层样式”>“颜色叠加”选项。

在“颜色叠加”对话框中，选择一个合适的颜色和混合模式。

可以调整不透明度和其他参数来获取理想的效果。

点击“确定”应用样式。

如果需要进一步调整深度效果，可以使用“形状工具”来添加更多的深度元素。

点击工具栏上的“形状工具”，然后选择一个形状（如矩形、椭圆等）并绘制在图像上。

选择形状图层并应用相同的透视和样式效果，以创建更加复杂的深度效果。

最后，保存图像并导出。

在菜单栏中选择“文件”>“另存为”，选择适合的文件格式和保存路径，然后点击“保存”按钮。

通过上述步骤，我们可以利用PhotoShop软件创建出具有立体感和深度的图像。

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x1)(y1
y0 )
为了决定一个凸多面体的不可见面，对于每一个面按 上述公式进行计算，当C≥0时为不可见面。
对于单个凸多面体，该方法可判别出所有隐藏面，因
为每个面或是完全可见，或是完全不可见。对于其它形 体，如凹多面体或由多个物体组成的复杂形体，则还需 进行更多的测试来检查是否存在被其它面或其它物体完 全或部分遮挡的表面。通常，凸多面体消隐处理可消除 一半左右的隐藏面。
2020/3/3
计算机图形学演示稿
17
简单光照明模型
考虑引入点光源。 点光源：几何形状为一个点，位于空间中的某
个位置，向周围所有的方向上辐射等强度的光。 记其亮度为Ip
点光源的照射：在物体的不同部分其亮度也不
同，亮度的大小依赖于物体的朝向及它与点光源之间 的距离.
2020/3/3
计算机图形学演示稿
2020/3/3
计算机图形学演示稿
26
简单光照明模型-Phong光照明模型
Phong光照明模型的综合表述：由物体表
面上一点P反射到视点的光强I为环境光 的反射光强Ie、理想漫反射光强Id、和镜 面反射光Is的总和。
I Ie Id Is IaKa I p[Kd (L N ) Ks (V R)n ]
度的一些较为简单的方法，这些经验模型为计算物体表
面某点处的光强度提供了简单有效的途径，并能在许多
应用场合获得较好的效果。
2020/3/3
计算机图形学演示稿
13
简单光照明模型
模拟物体表面的光照明物理现象的数学 模型－光照明模型
简单光照明模型亦称局部光照明模型， 其假定物体是不透明的，只考虑光源 的直接照射，而将光在物体之间的传 播效果笼统地模拟为环境光。
镜面
光滑平面
P为物体表面上一点，L为从P指向光源的单位 矢量，N为单位法矢量，R为反射单位矢量，V
为从P指向视点的单位矢量
2020/3/3
计算机图形学演示稿
24
镜面反射 Is I pKs cosn 或 Is I p Ks (V R)n
Is为镜面反射光强。Ip点光源的亮度 Ks是与物体有关的镜面反射系数。n为镜面反射指数，n 越大，则Is随a的增大衰减的越快。
光照明方程（仅含环境光）： Ie = KaIa Ie为物体表面所呈现的亮度。
2020/3/3
计算机图形学演示稿
15
具有不同环境光反射系数的两个球
Ka 0.4
Ka 0.8
2020/3/3
计算机图形学演示稿
16
简单光照明模型-环境光
缺点：虽然不同的物体具有不同的亮度， 但是同一物体的表面的亮度是一个恒定 的值，没有明暗的自然过度。
计算机图形学演示稿
19
将环境光与漫反射结合起来 例子
2020/3/3
计算机图形学演示稿
20
缺点：对于许多物体，使用上式计算其反 射光是可行的，但对于大多数的物体， 如擦亮的金属、光滑的塑料等是不适用 的，原因是这些物体还会产生镜面发射。
2020/3/3
计算机图形学演示稿
21
8.2.3简单光照明模型-镜面反射
7.1.1 凸多面体的消隐算法 在消隐问题中，凸多面体是最简单情形。凸多面体
是由多个凸多边形平面包围而成的立体，连接形体上不 属于同一表面的任意两点的线段完全位于形体的内部。 对于单个凸多面体，背向观察点的面是不可见面，如图 2所示。因此，只要判断出这些“朝后面”，即可达到 隐藏面消除的目的。
2020/3/3
2020/3/3
计算机图形学演示稿
9
深度优先级表的建立是动态进行的。假定观察方向
同Z轴同向，则最初可按各面的最小z值排序。但这一初 步排序可能出现差错，如图4所示的情况。图中尽管面 S1的最小z值小于面S2的最小z值，但正确的顺序是面S2 位于面S1前。因此在实际将z值最大的面S写入帧缓冲器 之前，需与其它面比较以确定是否在Z方向存在重叠。 若无重叠，则对S进行写入，若存在重叠，则需作一些 比较以决定是否有必要重新排序。如果存在两面相交和 循环遮挡，如图5中所示的情况，这时简单的排序是无 法解决问题的，必须求交分割后再进行排序。
虽然各种消隐算法的基本思想有所不同，但它们大多
采用了排序和相关性以提高效率。排序的主要目的是区分 体、面、边、点与观察点间几何距离的远近。因为一个物 体离观察点愈远，它愈有可能被另一距观察点较近的物体 部分地或全部遮挡。消隐算法的效率在很大程度上取决于 排序的效率。通常利用画面在局部区域内的相关性来提高 排序过程的效率。
可以处理物体之间光照的相互作用的模 型称为整体光照明模型
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20/3/3
计算机图形学演示稿
14
7.2.1简单光照明模型-环境光
假定物体是不透明的（即无透射光）
环境光：在空间中近似均匀分布，即在任何位置、 任何方向上强度一样,记为Ia
环境光反射系数Ka：在分布均匀的环境光照射
下，不同物体表面所呈现的亮度未必相同，因为它们 的环境光反射系数不同。
表面向视线方向辐射的光能中各种波长的分布所决定的。
光能中被吸收、反射或透射的数量决定于光的波长和物
体的表面特性。由于光照射到物体表面产生的现象是很
复杂的，它与光源的性质、形状、数量、位置有关，还
与物体的几何形状、光学性质、表面纹理等许多因素有
关，甚至与人眼对光的生理与心理视觉因素有关，我们
不可能把这一切都准确计算出来。我们将讨论计算光强
图4
2020/3/3
计算机图形学演示稿
图5
10
下面给出这种算法过程的简单描述
(1）计算各面最小z值zmin，并以此值的优先级进 行排序，建立初步的深度优先表；
(2）表空结束。否则取表中深度最大的面Sn,检查 表中其它各面Sk(k=0,1,...,n-1)与Sn是否在Z方向存 在重叠的关系。存在，记重叠面为Sj转(3)。否则， 将Sn写入帧缓冲器，n=n-1转(2)；
计算机图形学演示稿
11
2020/3/3
计算机图形学演示稿
12
7.2 简单光照模型
-计算某一点光强度的模型
当光照射到一个不透明的物体表面时，部分被反射，
部分被吸收并转化为热。对一个透明的表面，部分入射
光被反射，而另一部分被透射。其中，反射或透射部分
的光使物体可见。如果入射光全部被吸收，物体将不可
见，该物体称为黑体。一物体表面呈现的颜色是由物体
镜面反射
光滑物体（如金属或塑料）表面对光的反射
高光
入射光在光滑物体表面形成的特别亮的区域
2020/3/3
计算机图形学演示稿
22
理想镜面反射
观察者只能在反射方向上才能看到反射 光，偏离了该方向则看不到任何光。
2020/3/3
计算机图形学演示稿
23
非理想镜面反射
I = Ip K scosna
图3
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设平面外法线同Z轴方向的夹角为β，则cosβ为单位平面 外法线矢量在Z轴上的分量。β角同可见性的关系为：
（1）当 0≤β≤90 时，cosβ＞0，此面背向观察者 为不可见面。
（2）当 ﹦90 时，cosβ﹦0，此面平行于Z轴，可以 认为是不可见面。
（3）当 90≤β≤180 时，cosβ＜0，此面朝向观察 者的，为可见面。
第七章 真实感图形生成技术
真实感图形生成技术涉及到的主要问题 隐藏线面的消除 明暗处理 阴影处理 纹理处理等
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7.1 隐藏线面的消除 在用计算机生成三维图形时，形体的所有部分都将被
表示，不管是可见的还是不可见的，这样的图形显示出 来形状是不清楚的，甚至是不确定的。图1（a）所示是 一个通过棱边表示的立方体的图形，如果不消隐不易辨 别。通过适当删除不可见的隐藏部分，可以得到表示明 确的图形。图1（b）是观察点在立方体的前上方的消隐 图，图1（c）是观察点位于立方体的前下方消隐图，消 隐图表示了明确的立体感形体。
n的取值与表面粗糙程度有关。
n越大，表面越平滑（散射现象少，稍一偏离，明 暗亮度急剧下降）
n越小，表面越毛糙（散射现象严重）
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简单光照明模型-Phong光照明模型
简单光照明模型模拟物体表面对光的反 射作用,光源为点光源
反射作用分为
物体间作用环境光(Ambient Light) 漫反射(Diffuse Reflection) 镜面反射(Specular Reflection)
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另外，反射光强度还和物体与点光源的距离d的平 方成反比，即物体离光源愈远，显的愈暗。因此，若 要得到真实感的光照效果，在光照明模型中必须考虑 这一因素。然而，若采用因子1/d2来进行光强度衰减， 简单的点光源照明并不总能产生真实感的图形。当d 很小时，1/d2会产生过大的强度变化，而d很大时反 射光强度项将无意义。另外，人对物体的视觉也同视 点与物体的距离有关，因此综合考虑，可以用以下修 正公式，它是根据经验，取同距离的关系为线性衰减。
图1
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观察点确定后，找出并消除图形中不可见的部分，称 为消隐。经过消隐得到的图形称为消隐图。
消除隐藏线和隐藏面是计算机图形学中一个较为困难 的问题，消隐算法是决定相对于空间给定位置的观察者， 哪些棱边、表面或物体是可见的，哪些是不可见的。消隐 不仅与消隐对象有关，还与观察点、观察方向、投影面等 的设置方位有关。改变这些设置，物体上某些可见的部分 将会变成不可见，某些不可见的部分又会变成可见。