计算机图形学CG11-真实感图形.ppt

第十一章真实感图形
简介
真实感图形是计算机图形学中的一个重要组成部分,它的基本要求就是在计算机中生成三维场景的真实感图形(或图象)。
随着计算机图形学和计算机技术的发展,真实感图形在我们的日常工作、学习和生活中已经有了非常广泛的应用。计算机辅助、多媒体教育、虚拟现实系统、科学计算可视化、动画制作、电影特技模拟、计算机游戏等许多方面,真实感图形都发挥了重要的作用。
对于场景中的物体、要得到它的真实感图形,就要对它进行透视投影,并消除隐藏线、隐藏面,然后计算可见面的光照明暗效果。
简介(续)
我们把在已知物体物理形态和光源性质的条件下,能够计算出场景的光照明暗效果的数学模型称为光照明模型,这种模型可以用描述物体表面光强度的物理公式推导出来。早期的光照明模型都是基于经验的模型,只能反映光源直接照射的情况,而一些比较精确的模型,通过模拟物体之间光的相互作用,可以产生更好的真实感效果。
第一节
颜色和视觉
简介
要产生具有高度真实感的图形,颜色是最重要的部分。
但是颜色是一个非常复杂的学科,涉及到物理学、心理学、美学等。我们仅讨论与计算机图形学有关的部分。
基本概念(一)
颜色
是外来的光刺激作用于人的视觉器官而产生的主观感觉。物体的颜色不仅取决于物体本身,还与光源、周围环境的颜色,以及观察者的视觉系统有关系。
从心理学和视觉的角度出发,颜色有如下三个要素:
--色调(Hue)
--饱和度(Saturation)
--亮度(Lightness)。
基本概念(二)
色调
是一种颜色区别于其它颜色的因素,也
就是我们平常所说的红、绿、蓝、紫等
饱和度
是指颜色的纯度,鲜红色饱和度高,而
粉红色的饱和度低
亮度
指光的强度
基本概念(三)
从光学角度,颜色的三要素:
--主波长(Dominant wavelength)
--纯度(Purity)
--辉度(Luminance)
主波长:所见颜色光的波长。对应于视觉感知的色调(彩)。
纯度:是定义某颜色光的纯色光与白色光的比例,每一种纯色光都是百分之百饱和的,不含任何白色光。对应颜色的饱和度。
辉度:就是颜色的亮度。
光的产生
从根本上讲,可见光是波长在400nm到700nm之间电磁波,这些电磁波被我们视觉系统感知为紫(波长小)、靛(青)、蓝、绿、黄、橙、红(波长大)等颜色。
光可以由它的光谱能量分布p(λ)表示,其中λ是波长。当一束光的各种波长的能量大致相等时,我们称其为白光;否则,称其为彩色光;若一束光中,只包含一种波长的能量,其它波长都为零时,称其为单色光。
能量p(λ)
波长λ
白光
能量p(λ)
波长λ
彩色光
能量p(λ)
波长λ
单色光