"折射方向-计算机图形学"
计算机图形学是一门综合了计算机科学、数学和艺术的学科,它专注于利用计算机来创建、处理和显示图形。在计算机图形学中,"折射方向"是一个重要的概念,涉及到光线在不同介质之间传播时路径的变化。这一现象在模拟真实感图形和渲染中扮演着核心角色。
折射定律描述了光线在从一个介质进入另一个介质时,其传播方向如何改变。根据斯涅尔定律,入射光线(V)、法线(N)和折射光线(T)三者在同一平面上,且入射角(i)和折射角(r)的正弦值之比等于两种介质的折射率(n1和n2)的倒数比,即 n1*sin(i) = n2*sin(r)。在这里,n1是观察者所在空间的介质折射率,n2是物体表面的介质折射率。这个定律解释了为何光线在进入或离开透明物体时会发生弯曲。
在Whitted光照模型中,折射方向的计算用于改进光线追踪,增加了光线在物体表面发生折射的可能性。模型中的视线V是光线的方向,而T是经过折射后的光线方向。计算T的公式为 T = (V - 2*(N dot V)*N) / |V - 2*(N dot V)*N|,其中"dot"表示向量点乘。这个公式确保了新的方向T与法线N垂直,并且保持了单位长度。
在学习计算机图形学时,学生可能会参考多种教材,如谢步瀛的《计算机绘图教程》、倪明田和吴良芝的《计算机图形学》、陈传波和陆枫的《计算机图形学基础》,以及Donald Hearn和M. Pauline Baker的《Computer Graphics》等。此外,《计算机辅助设计与图形学学报》也是获取相关知识的重要来源。
课程通常会有严格的出勤和表现要求,如不迟到、上课专心、积极参与讨论和提出问题。考试成绩由期末考试、平时表现和上机作业三部分组成,鼓励学生将理论知识与实践相结合。
计算机图形学的研究内容广泛,包括图形硬件、图形标准、图形用户交互、光栅化算法、曲线曲面建模、实体造型、真实感渲染、科学计算可视化、计算机动画、自然景观模拟和虚拟现实等。图形可以广义地理解为任何能引起视觉印象的物体,包括自然景物、图像和数学定义的图形。图形的表示涉及几何要素(如点、线、面、体)和非几何要素(如颜色、纹理、光照效果),这些要素共同构成了我们所看到的图像。
通过深入理解和掌握这些概念,计算机图形学使得计算机能够生成逼真的图像,应用于游戏开发、电影特效、工程设计、医学模拟等多个领域。