透视与光照：真实感图形生成详解

本篇课件主要围绕"如何产生真实感图形"这一主题展开，深入探讨了计算机图形学中关键的概念和技术。首先，它定义了何为真实感图形，这包括了人们从现实世界感知到的逼真度，如空间位置关系中的近大远小透视原理和遮挡关系，以及光线传播导致的物体表面颜色分布的自然效果。为了实现这种真实感，课程着重介绍了以下四个核心研究内容： 1. 投影技术：分为平行投影和透视投影，其中投影是将三维物体转换为二维屏幕上的视觉表现，如通过照相机模型模拟视图生成过程，包括设定观察点、投影方向和投影平面。 2. 三维形体表示：讨论了不同的表示方法，如线框模型（用于快速渲染结构）、表面模型（展现物体表面细节）和实体模型（具有体积和内部结构）。同时，形体的输入、运算和有效性保证是三维图形处理中的挑战。 3. 隐藏面和隐藏线消除：在二维显示中，物体间的遮挡关系是必须处理的问题，通过消除这些视觉障碍来呈现三维空间的真实感。 4. 光照明模型：这是实现真实感的关键，包括局部光照明模型和整体光照明模型，它们有助于模拟光照效果，赋予图形深度和立体感。 此外，课程还涵盖了平面几何投影的详细分析，如投影类型（透视和平行），投影参数设置，以及投影中心、投影线和投影变换的概念。透视投影的特点，如透视缩小效应，也在讲解范围内。 通过这些内容的学习，学生可以理解计算机图形学如何模拟现实世界的视觉效果，以及在设计真实感图形时所需的关键技术和方法。这对于游戏开发、影视特效、建筑设计等领域至关重要。