Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия”




НазваниеКонспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия”
страница14/19
Дата публикации10.03.2013
Размер0.99 Mb.
ТипКонспект
uchebilka.ru > Информатика > Конспект
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19
^

4.64.6. Алгоритмы закраски

4.6.14.6.1 Модель освещения



Световой поток, попадающий на поверхность объекта может быть по­глощен, отражен или пропущен. Известно, что объект может быть увиден только в том случае, если он отражает или пропускает световую энергию; если он целиком ее поглощает, то он невидим и называется абсолютно черным телом.

Количество поглощенной, отраженной или пропущенной энергии зависит от длины волны света. Если объект освещается белым цветом, и равномерно по­глощает все цвета, то в зависимости от степени поглощения объект может выгля­деть белым, серым или черным. Если поглощается только определенные длины волн, объект будет выглядеть цветным: цвет объекта определяется поглощаемыми длинами волн.

Свойства отраженного света зависят от строения, направления и формы ис­точника света, от ориентации и свойств поверхности. Отраженный от объекта свет может быть диффузным или зеркальным. Диффузное отражение света про­исходит, когда свет как бы проникает под поверхность объекта, поглощается и вновь испускается объектом. При этом местоположение наблюдателя безраз­лично, так как диффузно отраженный свет рассеивается равномерно по всем направлениям. Зеркальное отражение происходит от внешней поверхности объекта.

Свет точечного источника отражается от идеального рассеивателя по за­кону косинусов Ламберта: интенсивность отраженного света пропорциональна косинусу угла между направлением света и нормалью к поверхности :

0<</2 (4.29)
где: I -интенсивность отраженного света;

-интенсивность точечного источника;

- коэффициент диффузного отражения.



4.6.1.1.1.1Рис.4.12 Диффузное отражение


На объекты реальных сцен падает еще и рассеянный свет, отраженный от окружающей обстановки. Обычное в МГ используется упрощенное выражение:

(4.30)

где - интенсивность рассеянного света;

- коэффициент диффузного отражения рассеянного света

( 0 < < 1);

В данных формулах не учтено изменение энергии падающего света в за­висимости от расстояния. Можно считать, что эта энергия убывает пропорционально квадрату расстояния, однако использование такой зависимости не приводит к удовлетворительным результатам (более дальний объект должен вы­глядеть более темным). Достаточно приемлемые результаты дает выражение:

(4.31)

где d - расстояние от центра проекции до объекта ;

k - константа.

Для параллельных проекций величина d определяется положением объ­екта, ближайшего к точке наблюдения. Это означает, что ближайший объект осве­щается с полной интенсивностью источника, а более далекие - с уменьшенной. Для цветных поверхностей модель освещения применяется к каждому из трех ос­новных цветов.

Интенсивность зеркально отраженного света зависит от угла наблюдения, длины волны падающего света и свойств отражающего вещества и вычисляется по уравнению Френеля. Зеркальное отражение света является направленным: угол отражения от идеальной отражающей поверхности равен углу падения, в любом другом положении наблюдатель не видит зеркально отраженный свет. Это озна­чает, что вектор наблюдения S (Рис.4.13 ) совпадает с вектором отражения R , и угол  равен нулю.



Рис.4.13 Зеркальное отражение
Благодаря зеркальному отражению на блестящих предметах появляются 0световые блики. Так как зеркально отраженный свет совпадает с вектором отражения, блики при движении наблюдателя также перемещаются. Более того, так как свет отражается от внешней поверхности, то отраженный луч сохраняет свойства падающего. В простых моделях освещения для вычисления зеркального отражения часто используется модель Фонга, которая имеет вид:

(4.32)

где w (i, ) - кривая отражения, представляющая отношение зеркально отраженного света к падающему, в зависимости от длины волны () и угла падения ( i);

n - степень, аппроксимирующая пространственное распределение зеркально отраженного света.


Рис. 4.14 Приближенные функции пространственного распределения для зеркального отражения
Объединяя модель Фонга и модель диффузного отражения, получим модель освещения:
(4.33)








4.6.1.1.1.2Рис. 4.15 Кривые отражения



Функция w (i,) довольно сложна, поэтому ее обычно заменяют константой , которая либо выбирается из эстетических соображений, либо определяется экспериментально. для неметаллических поверхностей может быть около 40 %, для металлов - более 80 %.Следует также отметить, что чем ближе угол к 90 градусам, тем ближе к 100 %. Таким образом:

(4.34)

В МГ уравнение (4.34) часто называется функцией закраски и применяется для расчета интенсивности пикселов изображения. Чтобы получить цветное изображение, нужно найти функции закраски для всех основных цветов. Константа k обычно одинакова для всех трех основных цветов.

Если имеется несколько источников освещения, то их эффекты суммируются. В этом случае модель освещения определяется как:

(4.35)

где m - количество источников.

Применяя формулу скалярного произведения двух векторов, запишем:

(4.36)

где и - единичные векторы нормали к поверхности и

направления к источнику.



где и - единичные векторы, определяющие направле- ния отраженного луча и наблюдения.

Примечание: Значение cos (,) , где  и  два произвольных

вектора, можно вычислить как:

Отсюда, модель освещения для одного источника определится как:
(4.37)


1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19

Похожие:

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconКонспект лекций по дисциплине “ основы защиты информации” для направления...
Министерство образования и науки украины восточноукраинский государственный университеТ

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
Компьютерная инженерия” (для студентов дневной и заочной формы обучения специальности 091501 “Компьютерные системы и сети”, 091502...

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconЛитература. Студенты выполняют свои варианты следующих работ: ргр...
«Инженерная и компьютерная графика» модуль «Компьютерная графика» выполняют расчётно-графические работы (ргр) по методическим пособиям...

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconЛитература. Студенты выполняют свои варианты следующих работ: ргр...
«Начертательная геометрия и компьютерная графика» модуль «Компьютерная графика» выполняют расчётно-графические работы (ргр) по методическим...

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconКонспект лекций по дисциплине “
«Компьютерная инженерия», специальности 091501 «Компьютерные сети и системы», 091502 «Системное программирование»

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconМетодические указания для самостоятельного изучения и подготовки...
Комп'ютерна електроніка”. “Математичне моделювання електронних пристроїв в сапр micro-Cap 0” для студентів напрямку 0915 “Комп'ютерна...

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconОпорный конспект лекций по дисциплине Компьютерная графика для специальности...
Тема. Основные понятия компьютерной графики. Аппаратное и программное обеспечение

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconРабочая программа, методические указания и контрольные задания по...
Рабочая программа, методические указания и контрольные задания по дисциплине «Компьютерная графика» для студентов заочного факультета...

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconМетодические указания для самостоятельного изучения и подготовки...
Сбис мп I пл”. “Система автоматизованого проектування Quartus ii” для студентів напрямку підготовки 0915 “Комп'ютерна інженерія”./...

Конспект лекций с дисциплины «Компьютерная графика» для направления подготовки 0910 “Компьютерная инженерия” iconМетодические указания для выполнения лабораторных, самостоятельных...
«Информатика и компьютерная техника» (для студентов 1-го и 2-го курсов заочной формы обучения образовательно-квалификационного уровня...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<