真实感图形绘制：光照明模型详解

"光照明模型-泛光，漫反射，镜面发射" 在计算机图形学中，光照明模型是创建真实感图像的关键组成部分。这个PPT深入讲解了多种光照模型，包括泛光模型、Lambert漫反射模型以及Phong镜面反射模型。目标是使计算机生成的照片级逼真图像，这需要理解并应用这些模型来模拟真实世界中的光传播和反射现象。 首先，我们来看光照明模型。光照明效果受到多个因素的影响，如光源的位置、观察者的视角、物体表面的几何形状、表面朝向以及材料属性。光照明模型旨在计算每个微小面元的光亮度，考虑它如何受到来自光源和周围环境光线的照射。 泛光模型是最基础的光照明模型，它尝试模拟周围环境对物体表面的全局光照贡献，假设环境光在所有方向上的强度是均匀的。用数学表示，物体表面对泛光的反射光亮度（Ienv）等于入射光亮度（Ia）乘以物体的反射率（Ka）。这种模型忽略了光源的方向性和物体表面的反射特性，适用于创建简单的全局光照效果。 接着是Lambert漫反射模型，它描述的是物体表面对入射光的无方向性、均匀反射。根据Lambert的余弦定律，漫反射光的亮度与入射光的方向有关，入射角度越垂直于表面，反射光就越强。因此，光亮度与光源方向和物体表面法线（N）之间的角度有关。这种模型广泛用于模拟如地面和树木等纯漫射表面的光照效果。 此外，还有Phong镜面反射模型，它增加了对高光的处理，模拟了光滑表面的镜面反射效果。在Phong模型中，除了漫反射外，还考虑了光线在特定方向上的集中反射，形成亮点，增强了图像的真实感。 光线跟踪算法、多边形物体的明暗处理、纹理映射、辐射度方法、实时绘制技术和非真实感图形绘制技术也是生成真实感图像的重要技术。光线跟踪算法追踪光线与物体的交互，以精确计算光照效果；多边形物体的明暗处理涉及如何在多边形模型上应用光照模型；纹理映射用于将复杂的表面细节附加到简单几何形状上；辐射度方法则更注重全局光照的物理准确性；实时绘制技术致力于在有限时间内生成高质量图像，适应游戏和虚拟现实应用；而非真实感图形绘制技术则专注于创建具有艺术风格的视觉效果，而不是完全模仿现实。 光照明模型是计算机图形学的核心，通过理解和运用这些模型，我们可以创造出更加逼真的数字世界。从泛光模型的全局光照，到Lambert漫反射模型的均匀反射，再到Phong镜面反射模型的精细高光，每一种模型都在不同的程度上提升了图像的真实感。结合其他图形学技术，我们可以构建出令人信服的虚拟环境，让观众沉浸在精心设计的视觉体验之中。