计算机图像学：折射定律与真实感物体显示技术解析

本篇文档主要探讨了计算机图像学中的"折射定律"以及三维真实感物体显示技术，特别是关于可见面和隐藏面的处理方法。在三维计算机图形学中，立体模型是关键，它包括线框模型、表面模型和实体模型。线框模型表示物体的骨架，表面模型则像是物体的皮肤，而实体模型则更为逼真，像是"有血有肉"的物体。 首先，章节详细解释了光线在进入和离开物体时遵循的折射定律，指出折射角与入射角之间的能量守恒关系。能量守恒体现在不同光强项（如入射光强、漫反射光强、镜面反射光强、透射光强和吸收光强）的平衡。 在真实感图形显示方面，着重于隐藏面和隐藏线的消除技术。对于凸多面体，通过计算法向量与视点连线的方向，确定隐藏面。如果边是两个隐藏面的交线，则它是隐藏线，需要在渲染时进行虚线表示或去除。对于凹多面体，隐藏线的判断更为复杂，需要考虑线段与多边形投影的关系。线段可能与投影多边形分离、完全可见，也可能在其中，这时需要通过空间线段与视点连线的交点来决定其可见性。 在实际应用中，这种技术用于三维建模软件，如游戏开发、建筑设计和虚拟现实等，确保物体的正确光照效果和视觉真实感。通过精确地处理可见面和隐藏面，可以提高图形的沉浸性和交互性，从而提升用户体验。这篇文档深入讲解了如何利用计算机科学原理模拟自然光线在三维场景中的行为，实现逼真的物体显示。