Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Графика / Лекция-4.pptx
Скачиваний:
22
Добавлен:
18.03.2016
Размер:
871.15 Кб
Скачать

ая

графика

лекция 4 (1)

Свет и цвет в трёхмерных моделях

Оптические свойства объектов трехмерных

сцен

 

 

 

В настоящее время основное отличие

 

E

 

«реалистичных» моделей

C

 

 

компьютерной графики от реальной

 

 

 

физики взаимодействия света с

 

 

 

веществом заключается в

 

1

 

игнорировании зависимости

 

коэффициентов отражения и

3

 

 

преломления света от длины волны

 

2

 

падающего излучения, неучёта

p2

 

p1

явлений поляризации и пренебрежение

 

механизмами рассеяния света

 

 

 

V

 

 

веществом.

Оптические свойства объектов трехмерных сцен: идеальное зеркальное отражение и преломление

r i 2 i n n

r

i C

1

2

(C

2

1)

 

r

t

 

 

n,

ãäå

1

, C

r

r

cos( i )

 

2

i

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оптические свойства объектов трехмерных сцен:

диффузно отражающие поверхности

идеальное диффузное отражение реалистичное отражение

I I0 i n

v

Оптические свойства объектов трехмерных сцен:

диффузное отражение и преломление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

cos

 

cos

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

R( )

 

 

i

t

 

 

cos

i

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

cos

 

cos

 

 

cos

cos

 

 

 

 

 

i

t

 

 

 

i

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

cos

 

 

 

2

cos

 

 

 

 

 

2 cos

 

 

 

 

 

T ( )

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

2

cos

cos

 

 

 

cos

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

i

 

t

 

 

 

 

i

 

cos

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R( )

 

 

 

 

 

 

 

 

I I0

r

r

i r

r

 

 

(n

i ) (n

v)

R K (v i ) p - модель Уиттеда

Оптические свойства объектов трехмерных сцен: шероховатая поверхность

 

 

2

 

 

 

 

D( ) Ce m

I I0

R( ,

) D( )

 

 

i

 

 

 

(n

i )

(n v)

Оптические свойства объектов трехмерных сцен:

поглощение света

 

I I0 e x

 

перспективное текстурирование

- наложение bitmap-изображений на поверхность (грань) с целью изменения параметров отображения микрограней (цвета, прозрачности, положения вектора нормали, самосвечения и др.)

point-sampling

bi-linear filtering

mip-mapping

tri-linear filtering

Освещение в трехмерных сценах: источники света

1. Рассеянный свет:

I I0 Ia ka

2. Точечный источник:

I I0

Il

 

cos i

 

d 2

 

 

 

 

3. Реалистичный

I I0

Il

cos i

точечный источник:

 

 

d k

требуется знать геометрию источника излучения, 4. Протяженный источник: моделирование которого может осуществляться

суммированием вкладов от отдельных точечных источников, заменяющих фрагменты излучающей поверхности

5. Направленный источник:может быть любой из вышеперечисленных источников, излучение которого ограничено заданным телесным углом

или маской

Реалистичная закраска граней: метод Гуро (Gouraud shading)

I

W

(1 t )I

V

t I

V

 

, где t

 

 

 

 

 

W1V1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

V1V2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IW2

(1 t2 )IV3

t2 IV2

, где t2

 

 

 

W2V3

 

 

 

 

 

 

 

 

V2V3

 

 

 

 

IW (1 t3 )IW

t3 IW

, где t3

 

 

 

 

 

 

 

WW1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W1W2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реалистичная закраска граней: метод Фонга (Phong shading)

 

 

 

 

 

 

 

W1V1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nW

(1

t1 )nV

t1nV

, где t1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V1V2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W2V3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nW

(1

t2 )nV

t2 nV

, где t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V2V3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

WW1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nW

(1 t3 )nW

t3nW

, где t3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W1W2

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Определяются нормали к граням

2.По нормалям к граням определяются нормали в вершинах

3.В каждой точке закрашиваемой грани определяется интерполированный вектор нормали

4.По направлению векторов нормали определяется цвет точек грани в соответствии с выбранной моделью отражения света

Реалистичная закраска граней: другие модели

Модель затенения Blinn видоизменяет размер зеркальной подсветки модели Phong в зависимости не только от направления на источник света, но и от направления на наблюдателя. Чем меньше угол между поверхностью и направлением на наблюдателя, тем больше размер подсветки.

Модель затенения Cook-Torrance является логичным развитием модели Blinn, делая подсветку зависящей еще и от длины волны. Эта модель позволяет получать дополнительные цветовые переходы на краях подсветки для шероховатых металлических и пластиковых материалов.

Модель затенения Ward позволяет определять преимущественное направление шероховатостей поверхности и изменять форму подсветки в зависимости от такого направления.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Графика