光照模型&表面渲染

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1、光照模型&表面渲染摘要：光线照射到物体表面经过反射到达我们的眼睛经过一些复杂的物理过程，到达眼睛的光线的强弱、颜色受很多因素的影响：如对象表面属性，对象位置及其和其他物体的相对位置、光源情况，我们的视觉位置方向等等。为了产生明暗过渡自然的真实感图形，首先必须建立光照明模型，它描述了物体表面的颜色与其空间位置、朝向、物理属性（反射率、折射率）及与光源的关系。我们可以将这些影响因素设置成参数。通过这些参数，利用光照明模型，计算出对象表面的所有像素的颜色值，然后绘制算法具体计算对应屏幕上各像素的物体表面的颜色，并最终显示图形。关键词：

2、光照模型多边形渲染漫反射镜面反射中图分类法：TP391.41文献标识码：AIlluminationModels&Surface-RenderingMethodsXuYanyan(ShandongNormalUniversityJinan,China)Abstraction：Afterexposuretothesurfacelightreachesoureyesafterreflectingsomecomplexphysicalprocesses,theintensityoflightreachestheeye,thecolori

3、saffectedbymanyfactor:thesurfacepropertiessuchasobject,objectandotherobjectslocationandrelativeposition,thelightsourcecase,thedirectionofourpositionandsovisual.Naturallightanddarktransitioninordertoproducerealisticgraphics,lightingmustbeestablishedfirstmodel,whichdes

4、cribesthecolorofthesurfaceanditsspatiallocation,orientation,physicalproperties(reflectivity,refractiveindex)andtherelationshipwithlight.Wecansettheparametersofthesefactors.Withtheseparameters,theuseoflightingmodeltocalculatethesurfaceoftheobjectcolorvaluesforallpixel

5、s,thendrawspecificcalculationmethodofthepixelsonthescreencorrespondingtotheobjectsurfacecolors,andeventuallydisplaygraphics.Keywords：illuminationmodel;polygonrendering;diffusereflection;specularreflection1、引言光源对于三维真实感图形来说非常重要，如果没有光源，所绘制的三维图形就无法显示清楚，即使模型再漂亮，没有光的照射就体现不

6、出三维物体的质感和位置关系等，所做的大量的建模工作就无法体现。光照模型是指计算我们等看到的物体表面上的顶点的颜色值的方法，表面渲染算法是利用光照模型计算透视到我们视域的物体表面上所有的点的颜色值。因此，光照模型是生成真实感图形的基础，而光照模型与颜色是密不可分的，颜色的计算与场景中的光源有关。2、光源人所观察到的物体表面的反射光是由场景中的光源和其他物体表面的反射共同产生的，一个物体表面即使不直接暴露于光源之下，只要其周围的物体被光源照亮，它也可能被看见。即使是在一个不透明且不发光的物体表面所观察到的光线也是有某光源与其周围物体

7、表面的反射光所共同组成的。光源称为发光体，而发射面则称为反射光源。用光源来表示所有发出辐射能量的物体。通常，发光物体可能即是光源又是反射体。光源有两类：（1）点光源光线由光源出发向四周发散。和场景中的物体相比，光源小的多，而且光源离场景足够远时，可使用点光源模型。（2）分布式光源当光源和场景中的物体相比不够小，且距离场景较近的光照效果模拟时，使用分布式光源。它计算光源外表面各点共同产生的光照。光线投射至物体表面时，部分被反射，部分被吸收，物体表面的材质类型决定了反射光线的强弱，表面光滑反射较多的入射光，而暗表面则吸收较多的入射光

8、。图1光源及光反射的类型3、基本光照类型3、1漫反射假定中的每个面上的漫反射是恒定不变的，与观察方向无关。用漫反射系数或者漫反射率（事实上，是关于物体颜色的函数，但当前假设它为常量）来设置入射光线中漫反射部分的百分比（0≤≤1）。设置值可调整物体表面的反射属性，