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1、光照模型与面绘制 第10章,2,什么是面绘制？,三维图形对象（多面体） 顶点坐标 表面物性 光源 光源位置（坐标表示） 光源特性 表面上任意点真实的颜色？,3,影响表面颜色的因素,物体的几何形状 物性 光源 视点位置 环境（其它物体）,4,10.3 基本光照模型 p457,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 仅考虑光源照射在物体表面产生的反射光； 忽略光源的颜色和几何形状（点光源白光照明）； 可以模拟出不透明物体表面的明暗过渡，具有一定的真实感。,5,10.3.1 环境光,定义-光线在场景中经过复杂传播之后，形成的弥漫于整个空间的光线 光照明模型 环境光亮度 （光源
2、） 环境光反射系数 (物体材质）,6,环境光,例子 = 1.0 = 0.4 = 0.8,7,漫反射,点光源-向周围辐射等强度的光 漫反射-粗糙、无光泽物体（如粉笔）表面对光的反射,8,漫反射 p458-459,光照明方程 点光源的亮度 漫反射系数 入射角,9,漫反射,将环境光与漫反射结合起来 例子,10,10.3.3镜面反射与Phong模型 p460,高光-入射光在光滑物体表面形成的特别亮的区域 镜面反射-光滑物体（如金属或塑料）表面对光的反射,11,镜面反射与Phong模型,理想镜面反射,12,镜面反射与Phong模型（续）,非理想镜面反射,13,非理想镜面反射 p460,14,镜面反射系数
3、,15,镜面反射与Phong模型 p462,Phong模型 或 Ks-镜面反射系数 Ns-镜面反射指数,16,1,8,64,128,256,17,R+L=(2NL)N R=(2NL)N-L,18,（RV）的近似,-（HN）近似（RV），H为L与V的平分向量。 - 不需要N，减少了计算量,N,H,19,基本光照明模型几何关系,20,漫反射和镜面反射合并 p463,单个点光源 式10.17,21,实际情况的综合,多光源 10.3.5 强度衰减 10.3.7 颜色通道 10.3.8 自发光 10.3.10,22,多光源 10.18式纠正,23,彩色场景,每个光源三个分量，材质有 三套反射系数与之对应
4、 (OpenGL), 分别计算然后再叠加。,24,强度衰减,P454 式10.2 光的传播以距离平方衰减，实际使用混合衰减模型,25,26,10.4.3基本透明模型,不考虑透明体对光的折射以及透明物体本身的厚度 光通过物体表面不改变方向,27,插值透明 p468,Kt1为透明系数 称1-Kt1为不透明度Alpha.上式变为,28,10.10 多边形绘制 p478,10.10.1 恒定强度明暗处理 （均匀着色） 任取多边形上一点，利用光照明方程计算出它的颜色 用这个颜色填充整个多边形 每个多边形只需计算一次光照明方程，速度快 相邻多边形颜色过渡不光滑 demo,29,Gouraud 明暗处理,颜
5、色插值着色方法 步骤 1、计算多边形的单位法矢量 2、计算多边形顶点的单位法矢量,30,Gouraud明暗处理,3、利用光照明方程计算顶点颜色 4、对多边形顶点颜色进行双线性插值，获得多边形内部各点的颜色 *采用增量算法可以加速计算 #P480,31,Gourand明暗处理,优点：能有效的显示漫反射曲面，计算量小 缺点： 1、高光有时会异常 2、当对曲面采用不同的多边形进行分割时会产生不同的效果。 3、Gouraud明暗处理会造成表面上出现过亮或过暗的条纹，称为马赫带（Mach_band）效应 改进Phong提出双线性法向插值，以时间为代价，解决高光问题,32,Phong明暗处理,法向插值着色方法 步骤 1、计算多边形单位法矢量 2、计算多边形顶点单位法矢量 3 对多边形顶点的法矢量进行双线性插值，获得多边形内部（位于多边形内的扫描线上）各点的法矢量； 4、利用光照明方程计算多边形内部各点颜色,33,Phong明暗处理,NA由N1、N2线性插值得到：,34,Phong shading is not so simple!,Gouraud明暗处理 (vertex shading),OpenGL Phong明暗处理(pixel shading,1973!) *阅读10.10.4,