西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)重點(diǎn)

1、 第一章緒論計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究怎樣用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形的一門學(xué)科。生成：在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示客觀世界物體的模型，即圖形建模；顯示：模型對象在計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備或其他輸出設(shè)備上的顯示；處理：利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)客觀世界、對象模型和輸出圖形這三者之間映射的一系列操作和處理過程。1點(diǎn)陣法：枚舉出圖形中所有的點(diǎn)來表示，強(qiáng)調(diào)圖形由點(diǎn)及其點(diǎn)的屬性（顏色）構(gòu)成：像素圖、位圖或圖像。一般地，一個(gè)圖像就是一個(gè)矩陣，該矩陣的每一個(gè)元素都表示圖像某行某列一個(gè)點(diǎn)的顏色值，矩陣的維數(shù)就是圖像的寬度和高度缺點(diǎn)：點(diǎn)陣圖形需要大量的存儲(chǔ)空間；對點(diǎn)陣圖形進(jìn)行編輯、修改較困難；點(diǎn)陣圖的放大操作會(huì)使圖形失真；JPEG,BMP,Tif,GI

2、F,PNG2參數(shù)法：由圖形的形狀參數(shù)和屬性參數(shù)來表示圖形（矢量圖、圖形）形狀參數(shù)（必須有）：幾何，方程或分析表達(dá)式的系數(shù)，線段的端點(diǎn)坐標(biāo)等屬性參數(shù)（可選）：非幾何，顏色、線形等DXF,OBJ,3DS幾何要素：刻畫對象的輪廓、形狀、幾何元素組成等。非幾何要素：刻畫對象的顏色、材質(zhì)、紋理等。圖像：圖像一定是二維的?；締挝皇窍袼兀航M成圖像的顏色點(diǎn)（或亮度點(diǎn)），是數(shù)字圖像的最小信息單位，通常是一個(gè)整數(shù)，其大小稱為像素值?；緟?shù)圖幅參數(shù)：也稱圖像空間分辨率，通常用“行數(shù)列數(shù)”表示灰度級分辨率、顏色分辨率圖像分為兩色圖（黑白）、灰度圖、彩色圖、真彩色圖圖形：圖形可以是二維的、或者三維的，圖形的基本信息

3、包括它的基本幾何元素（必須），拓?fù)潢P(guān)系，以及顏色、材質(zhì)、紋理等可選要素第二章圖形系統(tǒng)與圖像生成計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)是進(jìn)行圖形處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)圖形硬件和圖形軟件的集合。圖形硬件包括具有圖形處理能力的計(jì)算機(jī)主機(jī)、圖形顯示器以及鼠標(biāo)和鍵盤等基本交互工具，還有圖形輸入板、繪圖儀、圖形打印機(jī)等輸入輸出設(shè)備，以及磁盤、光盤等圖形存儲(chǔ)設(shè)備。圖形軟件分為圖形數(shù)據(jù)模型、圖形應(yīng)用軟件和圖形支撐軟件三部分。涵蓋了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件、高級語言和專業(yè)應(yīng)用軟件等方面。一個(gè)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)至少應(yīng)當(dāng)具有計(jì)算、存儲(chǔ)、對話、輸入、輸出五個(gè)方面的基本功能圖形系統(tǒng)的硬件就是指執(zhí)行以上不同功能的各種設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、鼠標(biāo)、掃描儀、顯示器、

4、硬盤、繪圖儀等。根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求，組成系統(tǒng)的設(shè)備是可選的。在系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)處于核心地位，其他設(shè)備與其直接相連。星型設(shè)備，其他可選圖形顯小終端游硬盤.冬鉛;:牽也吳萸彷蓉海皐汨恥:疑球圖形輸入設(shè)備從邏輯上分為六種，但實(shí)際的往往是某些邏輯輸入功能的組合名稱相應(yīng)典型設(shè)備基本功能定位叉絲、鼠標(biāo)輸入一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)筆劃圖形輸入板輸入一系列點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值鍵盤輸入一個(gè)整數(shù)或?qū)崝?shù)選擇功能鍵、光筆、鼠標(biāo)由一個(gè)整數(shù)得到某種選擇拾取光筆、鼠標(biāo)、叉絲通過一種拾取狀態(tài)來判斷一個(gè)顯示的圖形字符串鍵盤輸入字符串圖形處理器：在圖形系統(tǒng)硬件中=，為了減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)，加快圖形處理速度，一般都有兩個(gè)以上的處理器部件，采用流水線、并行處理

5、等技術(shù)。除了中央處理器（CPU）之外，還有一個(gè)專用的顯示處理機(jī)（DPU），它與CPU協(xié)同工作，并控制顯示設(shè)備的操作。圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶；早期的圖形處理器只包含簡單的存儲(chǔ)器和幀緩沖區(qū)，它們實(shí)際上只起了一個(gè)圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，一切操作都必須有CPU來控制；現(xiàn)在的圖形處理器不單單存儲(chǔ)圖形，而且能完成大部分圖形函數(shù)，專業(yè)的圖形卡已經(jīng)具有很強(qiáng)的3D處理能力，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，提高了顯示質(zhì)量和顯示速度。圖形卡將用于圖形顯示的處理器（DPU）、視頻處理控制器、顯示處理存儲(chǔ)器以及接口電路等集成在一起，單獨(dú)做成一塊板卡，稱為圖形顯示適配器（簡稱顯卡）。工作站

6、的特點(diǎn)：具有高速的科學(xué)計(jì)算、豐富的圖形功能處理、靈活的窗口界面及網(wǎng)絡(luò)管理功能的交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。比微機(jī)高一個(gè)等級的計(jì)算機(jī)。具有32位或64位字長的CPU，廣泛采用精簡指令系統(tǒng)（RISC）；配備大容量的內(nèi)存和外存，運(yùn)算速度很高，可達(dá)20MIPS和5MFL0PS以上；般采用UNIX及類似的操作系統(tǒng)，配有高性能的窗口管理系統(tǒng)，如Motif或OpenLook等；具有很強(qiáng)的圖形圖像處理功能，配有專用的圖形圖像處理器，大尺寸高分辨率的顯示器，如19英寸或21英寸，1280X1024以上的分辨率，顏色深度可達(dá)100個(gè)位面以上；具有網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP協(xié)議；基本用戶是工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師，主要用于工程和產(chǎn)

7、品的設(shè)計(jì)與繪圖、工業(yè)模擬和藝術(shù)設(shè)計(jì)等。從用戶角度來看，除工作站比大、中、小型計(jì)算機(jī)價(jià)格便宜外，更主要的是工作站將多種功能集于一身，體積小，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內(nèi)存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器，并且具有較強(qiáng)的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能以及聯(lián)網(wǎng)功能，為程序設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用方便的工作環(huán)境。根據(jù)工作站本身的特點(diǎn)，從使用的方便性來講，它更類似于PC機(jī)，有人說：工作站是高檔的PC機(jī)；從功能和性能方面，它越來越多地覆蓋了大、中、小型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。CRT工作原理：由電子槍發(fā)射電子束（陰極射線），通過聚焦系統(tǒng)（電子透鏡）和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，射向涂覆熒光層的屏幕上的指定位置。在電

8、子束沖擊的每個(gè)位置，熒光層發(fā)出一個(gè)小亮點(diǎn)，從而產(chǎn)生可見圖形。CRT結(jié)構(gòu)功能CRT主要由電子槍、聚焦系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、和熒光屏四部分組成。彩色CRT和單色顯示器的不同是由于熒光粉的緣故。目前大多使用的是蔭罩式彩色CRT，蔭罩是安裝在熒光屏的內(nèi)側(cè)的上面刻有40多萬個(gè)孔的薄鋼板。蔭罩孔的作用在于保證三束電子共同穿過同一個(gè)蔭罩孔，準(zhǔn)確的激發(fā)熒光粉，使之發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色光。CRT產(chǎn)生彩色顯示有兩種技術(shù)：電子束穿透法，蔭罩法。光柵掃描原理：光柵掃描方式中，電子束總是不斷地從左至右、從上到下反復(fù)掃描整個(gè)屏幕，在掃描過程中，只要在對應(yīng)時(shí)刻在對應(yīng)位置控制電子束的強(qiáng)度就能顯示所要的圖形。電子束橫向從左到右掃描一次

9、稱為一條掃描線，在每條掃描線末端，電子束返回到屏幕的左邊，又開始顯示下一條掃描線。一幀圖像是光柵顯示系統(tǒng)執(zhí)行一次全屏幕循環(huán)掃描（一次屏幕刷新）所產(chǎn)生的圖像。光柵掃描式顯示器的特點(diǎn):光柵掃描顯示器是畫點(diǎn)設(shè)備，可以看作是一個(gè)點(diǎn)陣單元發(fā)生器，并可控制每個(gè)點(diǎn)陣單元的亮度。它不能直接從單元陣列中的一個(gè)可編址的像素畫一條直線到另一個(gè)編址的像素，只能用盡可能靠近這條直線路徑的像素點(diǎn)集來近似地表示這條直線。為了得到穩(wěn)定的畫面，光柵掃描顯示器每秒要刷新。通常刷新頻率至少應(yīng)為30幀/每秒。隨著刷新頻率的降低，會(huì)出現(xiàn)閃爍。屏幕上每個(gè)光點(diǎn)維持發(fā)光的時(shí)間一般在毫秒或微秒數(shù)量級之間，熒光屏的亮度隨著時(shí)間按指數(shù)衰減，整個(gè)畫

10、面必須在一秒鐘內(nèi)重復(fù)顯示，才能得到穩(wěn)定而不閃爍的圖形，所以必須重復(fù)使熒光物質(zhì)發(fā)光，即使電子束迅速地回到同一點(diǎn)。這稱為屏幕刷新。屏幕坐標(biāo)：光柵掃描顯示器的屏幕可分為m行掃描線，每行掃描線有n個(gè)像素。這樣整個(gè)屏幕就分為m*n個(gè)像素，m*n就是顯示器的分辨率。為了得到穩(wěn)定的畫面，光柵掃描顯示器每秒要刷新。通常刷新頻率至少應(yīng)為30幀/每秒。隨著刷新頻率的降低，會(huì)出現(xiàn)閃爍。要顯示世界坐標(biāo)系中指定對象的幾何形狀，就需要調(diào)整數(shù)學(xué)輸入點(diǎn)到有限像素區(qū)域的映射；映射方法有兩種：一是按對象邊界與像素區(qū)域的覆蓋量來調(diào)整顯示物體的尺寸，即對象與像素中心對準(zhǔn)；二是對象映射到像素間的屏幕位置，以使物體邊界與像素邊界對準(zhǔn)。光

11、柵掃描生成的圖像所有像素的強(qiáng)度值都要存放在一塊連續(xù)的存儲(chǔ)器中，這個(gè)存儲(chǔ)器稱為幀緩沖器或刷新存儲(chǔ)器，俗稱顯示存儲(chǔ)器。光柵掃描系統(tǒng)的幀緩沖器對屏幕上每一點(diǎn)都有存儲(chǔ)強(qiáng)度/顏色信息的能力。幀緩沖器的單元個(gè)數(shù)至少與顯示器能顯示的像素總數(shù)相同，且存儲(chǔ)單元一一對應(yīng)于可尋址的屏幕像素位置。對于黑白單灰度顯示器每一象素需要一位存儲(chǔ)器，對一個(gè)1024X1024象素組成的黑白單灰度顯示器所需要的最小緩存為220，并在一個(gè)位面上。一個(gè)位面的緩存只能存儲(chǔ)黑白圖象。3個(gè)位面、分辨率1024*1024像素陣列的顯示器，需3*1024*1024bit的存儲(chǔ)器每種原色電子槍有8個(gè)位面的幀緩存和8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每種原色可有25

12、6種灰度，三種原色的組合將是（2人8）人3=2人24，分辨率是1024*1024個(gè)像素陣列的顯示器，幀緩存1024*1024*24彩色查找表或顏色索引技術(shù)是不斷增加緩沖器存儲(chǔ)容量而得到更多顏色的一種技術(shù)，它在幀緩沖器與顯示屏的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器之間加一個(gè)查色表。彩色查找表可看成是一維線性表，每一項(xiàng)(元素)對應(yīng)于一種顏色。幀緩沖器中每個(gè)單元存儲(chǔ)的是對應(yīng)于某一像素顏色在彩色查找表中的地址，而不是顏色值。彩色表的地址長度由幀緩沖器每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)決定，這確定了一幅畫面能同時(shí)顯示的顏色種類數(shù)。彩色表的元素位長由幀緩沖器每個(gè)存儲(chǔ)單元的基色數(shù)決定，這決定了顯示器可選擇的顯示的顏色種類總數(shù)。光柵掃描系統(tǒng)：交互式

13、光柵圖形系統(tǒng)通常使用幾個(gè)處理部件。除了中央處理器(cpu)以外還使用一個(gè)視頻控制器或顯示控制器來控制顯示設(shè)備的操作。幀緩沖器可在系統(tǒng)存儲(chǔ)器的任意位置，視頻控制器訪問幀緩沖器，以刷新屏幕。除了視頻控制器，更復(fù)雜的光柵系統(tǒng)運(yùn)用其它處理器作協(xié)處理器和加速器，并執(zhí)行各種圖形操作。最簡單的光柵掃描系統(tǒng)：幀緩沖器使用系統(tǒng)存儲(chǔ)器的固定區(qū)域，視頻控制器主要用于屏幕的基本刷新操作計(jì)算機(jī)將要顯示的圖形、圖像轉(zhuǎn)化為位圖，經(jīng)過接口電路送入幀緩存，視頻控制器控制電子束依照固定的掃描順序，自上而下，從左到右掃描整個(gè)屏幕，同時(shí)，把一幀畫面中的每個(gè)像素的值從幀緩存中讀出。讀出的值控制電子束能量的大小，決定像素的亮度。具有顯示

14、處理器的光柵掃描系統(tǒng)：顯示處理器的專用存儲(chǔ)器I幀緩沖器視頻控制器匸-頻監(jiān)視器CPU顯示處理器系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線輸入/輸出設(shè)備除了系統(tǒng)存儲(chǔ)器外，還提供獨(dú)立的顯示處理器存儲(chǔ)區(qū)域。上圖表示了建立包含獨(dú)立顯示處理器的光柵掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。顯示處理器的主要任務(wù)是將應(yīng)用程序給出的圖形定義數(shù)字化為一組像素強(qiáng)度值，存放在幀緩沖器，這個(gè)過程稱掃描轉(zhuǎn)換。顯示處理器的用途是使cpu從圖形雜務(wù)中解脫出來。除了系統(tǒng)存儲(chǔ)器外，還提供獨(dú)立的顯示處理器存儲(chǔ)區(qū)域。上圖表示了建立包含獨(dú)立顯示處理器的光柵掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。顯示處理器的主要任務(wù)是將應(yīng)用程序給出的圖形定義數(shù)字化為一組像素強(qiáng)度值，存放在幀緩沖器，這個(gè)過程稱掃描轉(zhuǎn)換。例如，直

15、線段的掃描轉(zhuǎn)換意味著必須確定最接近于直線路徑的像素位置，并把每個(gè)位置的強(qiáng)度值存入幀緩沖器。顯示配置是指顯示器和顯示卡這兩方面的內(nèi)容。顯示器又叫監(jiān)視器。最簡單顯示卡將顯示器控制適配器，它將顯示處理器、存儲(chǔ)器、顯示控制器制作在一塊板卡或者芯片上，它與顯示器一起構(gòu)成一個(gè)顯示系統(tǒng)。從顯示標(biāo)準(zhǔn)的角度說，每一種標(biāo)準(zhǔn)都包含有一種或多種顯示模式，每一種顯示模式都規(guī)定了模式的類型、字符尺寸、字符格式、屏幕分辨率、色彩等指標(biāo)。PAL,NTSC顯示卡又名顯示適配器，當(dāng)前顯示卡主要由顯示芯片、顯示內(nèi)存、RAMDAC芯片、輸入輸出系統(tǒng)接口、顯示器插座、連接主板總線的接口等組成顯示主芯片圖形處理器，顯卡的核心，俗稱GPU

16、（類似DPU），它的主要任務(wù)是對系統(tǒng)輸入的視頻信息進(jìn)行構(gòu)建和渲染視頻控制器，建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對應(yīng)，負(fù)責(zé)刷新屏幕顯示緩存用來存儲(chǔ)將要顯示的圖形信息以及保存圖形運(yùn)算的中間數(shù)據(jù)顯存的大小和速度直接影響著主芯片性能的發(fā)揮數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（RAMDAC）它的作用就是把二進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換成為和顯示器相適應(yīng)的模擬信號(hào)顯示卡的作用:將CPU送來的圖像信號(hào)經(jīng)過處理后輸送至顯示器，這個(gè)過程通常由四個(gè)步驟1）CPU將數(shù)據(jù)通過總線傳送到顯示芯片。2）顯示卡上的芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果存放在顯示卡的內(nèi)存中。3）顯示卡從內(nèi)存中將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換。4）數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)通過VGA接

17、口輸送到顯示器。掃描轉(zhuǎn)換大多數(shù)圖形學(xué)應(yīng)用中采用點(diǎn)、線、面表示來建立圖形對象模型，然而，對于光柵圖形顯示而言，點(diǎn)、線、面表示又不能直接用于顯示，因?yàn)樵诠鈻棚@示器上的任何一種圖形，實(shí)際上都是一些具有一種或多種顏色的圖象（像素的集合）。將圖形對象表示轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣表示，即確定一個(gè)像素集合及其顏色，用于顯示一個(gè)圖形的過程，稱為圖形的掃描轉(zhuǎn)換或光柵化。也就是說，從圖形對象的幾何信息出發(fā)，求出構(gòu)成圖形對象的各個(gè)像素，并將其顏色值寫入幀緩沖器中相應(yīng)的單元。一般基本幾何元素由顯示卡的顯示處理器完成圖形到圖像的轉(zhuǎn)化。第三章圖形編程基礎(chǔ)OpenGL特點(diǎn)OpenGL是由SGI公司設(shè)計(jì)的一套底層三維圖形API。它不是一種

18、編程語言，而是提供了一些預(yù)封裝的函數(shù)，c語言可以調(diào)用這些函數(shù)。OpenGL是一個(gè)開放圖形庫，目前在Windows、MacOS、OS/2、Unix/X-Windows等系統(tǒng)下均可使用，因此具有良好的可移植性，同時(shí)調(diào)用方法簡潔明了，深受好評，應(yīng)用廣泛。OpenGL（OpenGraphicsLibrary）是獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境的三維圖形軟件庫。由于其開放性和高度的可重用性，目前已成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)很多優(yōu)秀的軟件都是以它為基礎(chǔ)開發(fā)出來的，象著名的產(chǎn)品有動(dòng)畫制作軟件3DMAX,SoftImage，VR軟件和GIS軟件等等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)OpenGL功能：.幾何建模,2.坐標(biāo)變換,3.顏色模式設(shè)置,4.光照和材質(zhì)

19、設(shè)置,5.圖像功能,6紋理映射,7實(shí)時(shí)動(dòng)畫OpenGL主要包括三個(gè)函數(shù)庫：OpenGL核心庫GL：其中包含了OpenGL最基本的命令函數(shù)。這些函數(shù)都以、gl、為前綴。(115個(gè))OpenGL實(shí)用庫GLU：它是比OpenGL核心庫更高一層的函數(shù)庫，實(shí)用程序庫中的所有函數(shù)都是由OpenGL的核心庫函數(shù)編寫。函數(shù)都以、glu、為前綴。(43個(gè))OpenGL輔助庫AUX：提供了一些基本的窗口管理函數(shù)、事件處理函數(shù)和簡單的事件函數(shù)。函數(shù)都以aux為前綴。(31個(gè))處理窗口和輸入：voidglutDisplayFunc(void(*func)(void);該函數(shù)用于繪制當(dāng)前窗口。參數(shù)void(*func)

20、為繪制當(dāng)前窗口時(shí)所調(diào)用的函數(shù)名。任何時(shí)候當(dāng)窗口的內(nèi)容需要被重新繪制，則調(diào)用該函數(shù)。voidglutReshapeFunc(void(*func)(intwidth,intheight);表示在窗口尺寸改變時(shí)，指定了所調(diào)用的函數(shù)。width,height指定了窗口新的寬度和高度。運(yùn)行程序voidglutMainLoop(void);這個(gè)函數(shù)開始啟動(dòng)主GLUT處理循環(huán)。事件循環(huán)包括所有的鍵盤、鼠標(biāo)、繪制及窗口的事件等。glColor3f(1.0,1.0,1.0)命令，gl前綴代表該函數(shù)來自gl庫(說明該函數(shù)來自哪個(gè)庫)；根命令Color代表對顏色的設(shè)定；后綴3f表示該函數(shù)需要3個(gè)浮點(diǎn)型的參數(shù)；(后

21、綴中的數(shù)字表示該函數(shù)需要的參數(shù)個(gè)數(shù)，字母表示該函數(shù)的需要的參數(shù)類型)Glfloatcolor=1.0,1.0,1.0glColor3fv(color);若函數(shù)的后綴中帶有一個(gè)字母v,表示該命令帶有一個(gè)指向矢量或數(shù)組值的指針作為參數(shù)。編譯OpenGL程序需要頭文件gl.h，glu.h，GLAUX.h，庫opengl32.lib,glu32.lib,GLAUX.lib,若使用GLUT還需要glut.h和glut32.lib。運(yùn)行OpenGL程序，需要在windowssystem目錄下有動(dòng)態(tài)連接庫opengl32.dll和glu32.dll,GLAUX.dll,若使用GLUT還需要glut32.dl

22、l。函數(shù)glViewport()定義窗口內(nèi)的作圖區(qū)域(即視區(qū))。函數(shù)如下：voidglViewport(GLintx,Glinty,Glsizeiwidth,Glsizeiheight);功能：設(shè)置窗口中的作圖區(qū)域，用于OpenGL繪圖。參數(shù)說明：(x,y)為繪圖區(qū)域左下角的坐標(biāo)，參數(shù)width和height為繪圖區(qū)寬度和高度的像素?cái)?shù)，即視區(qū)的尺寸。所有的幾何圖最終都是通過一組有序頂點(diǎn)來描述的。OpenGL中有十種基本圖元，從空間中繪制的簡單的點(diǎn)到任意邊數(shù)的封閉多邊形。用glBegin命令可告訴OpenGL開始把一組頂點(diǎn)解釋為特定圖元。然后用glEnd命令結(jié)束該圖元的頂點(diǎn)列表。voidglBe

23、gin(Glenummode);此函數(shù)標(biāo)志描述一個(gè)幾何圖元的頂點(diǎn)列表的開始。圖元的類型由mode來決定。共有GL_POINTS,GL_LINES,GL_LINE_STRIP等十種圖元voidglEnd(void);此函數(shù)標(biāo)志著頂點(diǎn)列表的結(jié)束。第四章圖形觀察與變換平移：將物體沿直線路徑從當(dāng)前坐標(biāo)位置移到另一個(gè)坐標(biāo)位置的重定位過程。100_txy1=txy1010txty1平移是不產(chǎn)生變形而移動(dòng)物體的剛體變換，即物體上的每一點(diǎn)移動(dòng)相同量的坐標(biāo)二維物體旋轉(zhuǎn)是指將物體沿某個(gè)定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)某個(gè)角度的重定位過程txy1txy1=txy1-sin9cos90001旋轉(zhuǎn)變換是不產(chǎn)生變形地移動(dòng)物體的剛體變換。物體上所

24、有的點(diǎn)旋轉(zhuǎn)相同的角度voidglRotated(GLdoubleangle,GLdoublex,GLdoubley,GLdoublez);voidglRotatef(GLdoubleangle,GLfloatx,GLfloaty,GLfloatz);angle指定逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的角度，范圍0360,xyz與原點(diǎn)相連，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)軸。對于二維圖形，由于只能在xy平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。因此只能繞z軸旋轉(zhuǎn)，即相當(dāng)于在二維平面內(nèi)繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。這時(shí)參數(shù)可取為：x=0,y=0,z=1。angle角度：，旋轉(zhuǎn)軸：xyz，eg：(30,1,0,0)繞x軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30比例x=sx*x,y=sy*ysx00txy1=txy10

25、sy0001voidglScaled(GLdoublex,GLdoubley,GLdoublez);voidglScalef(GLfloatx,GLfloaty,GLfloatz);x,y,z分別表示對象沿三個(gè)坐標(biāo)軸縮放的比例因子。對于二維圖形z坐標(biāo)值等于0。x00glScale(x,y,0)所生成的二維變換矩陣為:T=0y0001glScale(1,-1,0)glScale(-1,-1,0)對稱：對稱變換也稱為反射變換，相對于反射軸的對稱變換是通過將物體繞反射軸旋轉(zhuǎn)180而生成的。它的基本變換包括對坐標(biāo)軸、原點(diǎn)和45線的變換。r100_X軸txy1=lxy10-10001-100_Y軸lxy

26、1=lxy1010001-100Z軸txy1=xy10-10001010_Y=Xtxy1=txy11000010-10_Y=-Xtxy1=txy1-100001錯(cuò)切變換也稱為錯(cuò)位或錯(cuò)移變換，變換結(jié)果將使目標(biāo)圖形失真。沿x方向的錯(cuò)切：變換的結(jié)果是使圖形的y坐標(biāo)不變，而x坐標(biāo)有一個(gè)增量，圖形沿x軸產(chǎn)生錯(cuò)切變形。x=x+cyy=y其中，c=tga沿x方向的錯(cuò)切：當(dāng)c0時(shí)，如y0，沿+x方向錯(cuò)切；y0，沿-x方向錯(cuò)切。當(dāng)c0，沿-x方向錯(cuò)切；y0時(shí)，如x0，沿+y方向錯(cuò)切；x0，沿-y方向錯(cuò)切。當(dāng)b0，沿-y方向錯(cuò)切；x0，沿+y方向錯(cuò)切。1b0Ly1=Ly1-010001復(fù)合變換:復(fù)合變換矩陣T也可

27、由一系列基本幾何變換矩陣Ti的乘積來表示，即:T=T1T2Tn例1：平面圖形繞任意點(diǎn)P(xp,yp)旋轉(zhuǎn)角，可以經(jīng)過以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn):r1001將旋轉(zhuǎn)中心移到原點(diǎn)，變換矩陣為：010-xP-yp1J(cos9sin(cos9sin92將圖形繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)0角，變換矩陣為：T二2一sin90cos903將旋轉(zhuǎn)中心平移回原來的位置，變換矩陣為：T=3例2：平面圖形相對于任意點(diǎn)P(xp,yp)作比例變換可通過以下幾個(gè)步驟來完成:1將p點(diǎn)平移到坐標(biāo)原點(diǎn)，變換矩陣為：E=2關(guān)于原點(diǎn)作比例變換，變換矩陣為：T二2關(guān)于原點(diǎn)作比例變換，變換矩陣為：T二2(sx0,03將旋轉(zhuǎn)中心平移回原來的位置，變換矩陣為:一yp

28、0、01丿(10Ixp圖形的二維觀察是通過指定一個(gè)在圖形中要顯示的部分以及在顯示器顯示位置，并執(zhí)行從世界坐標(biāo)系到設(shè)備坐標(biāo)系的圖形變換及刪除位于顯示區(qū)域范圍以外的圖形部分而實(shí)現(xiàn)的。-世界坐標(biāo)系：用戶用來定義圖形的坐標(biāo)系稱為世界坐標(biāo)系，也稱為用戶坐標(biāo)系；它的定義域是實(shí)數(shù)域，二維的世界坐標(biāo)系通常用oxy表示。WWW設(shè)備坐標(biāo)系：在顯示器和繪圖儀等圖形的輸出設(shè)備上也有一個(gè)自身的坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系稱為設(shè)備坐標(biāo)系或物理坐標(biāo)系，簡稱為DC。設(shè)備坐標(biāo)系是一個(gè)二維坐標(biāo)系，對于顯示器而言它的度量單位是像素。規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系：它獨(dú)立于設(shè)備坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系，又可容易地轉(zhuǎn)變成設(shè)備坐標(biāo)系的一個(gè)坐標(biāo)系，是一個(gè)中間坐標(biāo)系。在該

29、坐標(biāo)系中，x和y軸的坐標(biāo)被規(guī)格化為01間的量。在世界坐標(biāo)系中要顯示的區(qū)域稱為窗口；窗口映射到顯示設(shè)備上的坐標(biāo)區(qū)域稱為視區(qū)。標(biāo)準(zhǔn)窗口與視區(qū)一般都采用矩形，其各邊分別與坐標(biāo)平行。窗口定義了我們要顯示的內(nèi)容。視區(qū)決定在顯示設(shè)備上的顯示位置，我們可以在輸出設(shè)備的不同位置觀察物體；也可以通過改變視區(qū)的尺寸來改變顯示對象的尺寸和位置。窗口和視區(qū)分別處在不同的坐標(biāo)系內(nèi)，它們所用的長度單位及大小位置等不同。因此要將窗口內(nèi)的內(nèi)容在視區(qū)中顯示出來，必須經(jīng)過從窗口到視區(qū)的變換處理，這種變換即稱為觀察變換二維觀察變換流程：在世界坐標(biāo)系中生成圖形裁剪，得到要顯示的內(nèi)容窗口到視區(qū)的變換：窗口一規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系中的視區(qū)一設(shè)

30、備坐標(biāo)系中的視區(qū)顯示圖形對窗口區(qū)進(jìn)行裁剪對窗口區(qū)進(jìn)行裁剪窗口到視區(qū)規(guī)格化坐標(biāo)系的變換視區(qū)從規(guī)格化坐標(biāo)4系到設(shè)備坐標(biāo)系的變換形上圖圖備m形ZF設(shè)輸gluOrtho2D(0.0,0.0,(GLdouble)w,(GLdouble)h)該函數(shù)定義窗口的大小。左上角x,y；窗口w，h世界坐標(biāo)系glViewport(0,O,(GLsizei)w,(GLsizei)h)該函數(shù)定義視口的大小屏幕三維幾何變換1.平移2上匕例1000Sx00屍0000Q000sz03旋轉(zhuǎn)繞z軸旋轉(zhuǎn)：其對應(yīng)的變換矩陣可表示為;Lr1繞X軸旋轉(zhuǎn)cos9sin9-sin9CQS02上匕例1000Sx00屍0000Q000sz03旋轉(zhuǎn)

31、繞z軸旋轉(zhuǎn)：其對應(yīng)的變換矩陣可表示為;Lr1繞X軸旋轉(zhuǎn)cos9sin9-sin9CQS0000000D1其對應(yīng)的變換矩陣可表示為:繞y軸旋轉(zhuǎn)其對應(yīng)的變換矩陣可表示為;100cos00SinO00osinBcosOftcosO0-sinO1000siiid00cos0ysin-I-2cos6xsin0isinfl+.rcos04.對稱：關(guān)于坐標(biāo)平面對稱：空間中一點(diǎn)關(guān)于xoy坐標(biāo)平面的對稱變換：點(diǎn)的x和y向的坐標(biāo)保持不變，只改變z坐標(biāo)的正負(fù)號(hào)z1=lxy-z1z1=lxy-z100-10關(guān)于坐標(biāo)軸對稱：空間中一點(diǎn)關(guān)于x軸作對稱變換時(shí),則點(diǎn)的x坐標(biāo)保持不變,只改變y和z方向的坐標(biāo)的正負(fù)號(hào)txytxy

32、z1=txy(10000-10000-100001丿5錯(cuò)切：沿x軸錯(cuò)切:txytxyz1=txy010000100001丿=tx+dy+gzyz1例三維物體繞平行于x軸的直線旋轉(zhuǎn)9角將旋轉(zhuǎn)軸平移至x軸，將物體繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)9角，將旋轉(zhuǎn)軸平移至最初位置三維投影變換：把三維物體變?yōu)槎S圖形表示。投影：平行投影、透視投影在平行投影中，物體的坐標(biāo)位置沿平行線變換到投影平面上。在透視投影中，定義投影平面后的一點(diǎn)為投影中心，將投影中心和三維物體上的各點(diǎn)的連線稱為投影線。投影線與投影面的交點(diǎn)即稱為各點(diǎn)的投影。平行投影保持物體的大小比例不變，物體各個(gè)面的精確視圖可有平行投影得到,但無法給出三維物體的真實(shí)性表示。

33、根據(jù)平行投影與投影平面的間的夾角也可分為正平行投影與斜平行投影兩類，當(dāng)投影線垂直于投影平面時(shí)，得到的投影稱為正平行投影；否則為斜平行投影。平行投影中，物體投影大小與物體距投影面的距離無關(guān)，與人的視覺成像不符。而在透視投影中，離投影面近的物體較遠(yuǎn)的物體生成的圖像大，生成真實(shí)感圖形。投影中心又稱為視點(diǎn)，相當(dāng)于觀察者的眼睛。投影面置于視點(diǎn)與物體之間，將物體上的各點(diǎn)與視點(diǎn)相連所得的投影線與投影面的交點(diǎn)就是三維物體上相應(yīng)點(diǎn)的透視變換結(jié)果。觀察空間：定義了觀察窗口的大小，可以利用窗口邊界來定義觀察空間。只有在觀察空間中的物體才會(huì)在輸出設(shè)備中顯示，而其它的景物將被裁剪掉。平行投影觀察空間：無限長的長方體管道

34、；透視投影觀察空間：無限長的棱錐正投程的有限觀寮空周前徽面窗口.投層中心正投程的有限觀寮空周前徽面窗口.投層中心三維觀察流程:在世界坐標(biāo)系f中定義的圖形從世界坐標(biāo)系變換到觀察坐標(biāo)系三維裁剪止投影在圖形+在世界坐標(biāo)系f中定義的圖形從世界坐標(biāo)系變換到觀察坐標(biāo)系三維裁剪止投影在圖形+設(shè)備上輸出OpenGL中的圖形變換分為四類：視點(diǎn)變換、模型變換、投影變換、視區(qū)變換(還有裁剪變換)這些圖形變換函數(shù)都是通過矩陣操作來實(shí)現(xiàn)的。入棧函數(shù)：voidglPushMatrix(void)功能：把當(dāng)前的矩陣拷貝到棧中；出棧函數(shù)：voidglPopMatrix(void)最后壓入棧的矩陣恢復(fù)為當(dāng)前矩陣。作用：保護(hù)當(dāng)前

35、矩陣現(xiàn)場。voidglTranslate*(TYPEx,TYPEy,TYPEz);該函數(shù)以平移矩陣乘當(dāng)前矩陣voidglRotate*(TYPEangle,TYPEx,TYPEy,TYPEz);該函數(shù)以旋轉(zhuǎn)矩陣乘當(dāng)前矩陣，其中：angle指定旋轉(zhuǎn)的角度(以度為單位)。x,y,z指定旋轉(zhuǎn)軸向量的三個(gè)分量(該向量位于世界坐標(biāo)系中)。視點(diǎn)變換也可以稱為視圖變換，是指改變對象觀察點(diǎn)的位置和方向。視圖變換改變視點(diǎn)的位置和方向，也就是改變視覺坐標(biāo)系。在世界坐標(biāo)系中，視點(diǎn)和物體的位置是一個(gè)相對的關(guān)系，對物體作一些平移、旋轉(zhuǎn)變換，必定可以通過對視點(diǎn)作相應(yīng)的平移、旋轉(zhuǎn)變換來達(dá)到相同的視覺效果。投影變換：透視投影

36、，正交(平行)投影透視投影：其取景體積是一個(gè)截頭錐體，在這個(gè)體積內(nèi)的物體投影到錐的頂點(diǎn),用glFrustum()函數(shù)定義這個(gè)截頭錐體，這個(gè)取景體積可以是不對稱的，計(jì)算透視投影矩陣M,并乘以當(dāng)前矩陣C,使C=CM。voidglFrustum(GLdoubleleft,GLdoubleright,GLdoublebottom,GLdoubletop,GLdoublenear,GLdoublefar);該函數(shù)以透視矩陣乘當(dāng)前矩陣left,right指定左右垂直裁剪面的坐標(biāo)。bottom,top指定底和頂水平裁剪面的坐標(biāo)。near,far指定近和遠(yuǎn)深度裁剪面的距離，兩個(gè)距離一定是正的。topnesar

37、topnesarfar視區(qū)變換：視口就是窗口中矩形繪圖區(qū)。用窗口管理器在屏幕上打開一個(gè)窗口時(shí)，已經(jīng)自動(dòng)地把視口區(qū)設(shè)為整個(gè)窗口的大小，可以用glViewport命令設(shè)定一個(gè)較小的繪圖區(qū)，利用這個(gè)命令還可以在同一窗口上同時(shí)顯示多個(gè)視圖，達(dá)到分屏顯示的目的。voidglViewport(Glintx,Glinty,Glsizewidth,Glsizeheight);該函數(shù)設(shè)置視口的大小。x,y指定視口矩形的左下角坐標(biāo)(以象素為單位)，缺省值為(0,0)。width,height分別指定視口的寬和高。第五章三維物體的表示曲線曲面的參數(shù)化表示：曲線的參數(shù)化表示：空間曲線上一點(diǎn)P的每個(gè)坐標(biāo)被表示為某個(gè)參數(shù)

38、u的函數(shù):x二x(u)x二x(u)y二y(u)p(u)=lx(u)y(u)曲面的參數(shù)化表示：曲面可用參數(shù)u、v的矢函數(shù)P=P(u,v)描述。曲面的范圍常用兩個(gè)參數(shù)的變化區(qū)間所表示的uv參數(shù)平面上的一個(gè)矩形區(qū)域|ui-u-u2給出Ivvvv12x=x(u,v)曲面上一點(diǎn)P的每個(gè)坐標(biāo)被表示為參數(shù)u、v的函數(shù)：y=y(u,v)p(u,v)=tx(u,v)y(u,v)z(u,v)曲線曲面的基本類型：規(guī)則曲線和規(guī)則曲面:圓、拋物線、螺旋線等曲線和球、圓柱、圓錐等曲面都很容易用數(shù)學(xué)方程式表示出來，這類曲線和曲面分別稱為規(guī)則曲線和規(guī)則曲面。自由曲線和自由曲面：曲線和曲面的形狀相當(dāng)自由又不規(guī)則，如飛機(jī)機(jī)翼、汽

39、車車身、人體外形、卡通形象等，很難用數(shù)學(xué)式表示。什么事自由曲線/曲面？一種非解析表達(dá)的曲線/曲面，屬于參數(shù)曲線。自由曲線/曲面的生成：自由曲線和自由曲面一般通過少數(shù)分散的點(diǎn)生成。常用三種類型的點(diǎn)：控制點(diǎn)：用來確定曲線和曲面的位置與形狀，相應(yīng)的曲線和曲面不一定經(jīng)過的點(diǎn)。型值點(diǎn)：用來確定曲線和曲面的位置與形狀，而相應(yīng)的曲線和曲面一定經(jīng)過的點(diǎn)。插值點(diǎn)：為提高曲線和曲面的輸出精度，在型值點(diǎn)之間插入的一系列點(diǎn)。然后根據(jù)應(yīng)用要求得到最貼近這些點(diǎn)(即少數(shù)分散的點(diǎn))的函數(shù)式描述插值曲線/曲面：利用數(shù)學(xué)方法構(gòu)造的曲線曲面按要求通過已知的型值點(diǎn)，稱為對這些已知型值點(diǎn)進(jìn)行插值。所構(gòu)造的曲線或曲面稱為揑值曲線或曲面。

40、當(dāng)型值點(diǎn)較多時(shí)，構(gòu)造的插值函數(shù)通過所有的型值點(diǎn)是相當(dāng)困難的。逼近曲線/曲面：人們往往選擇一個(gè)次數(shù)較低的函數(shù)，使其在某種意義上最為接近于給定的數(shù)據(jù)點(diǎn)，稱之為對這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的逼近。所構(gòu)造的曲線或曲面稱為逼近曲線或曲面。插值和逼近統(tǒng)稱為擬合三次Hermite樣條：Hermite插值樣條是一個(gè)分段三次多項(xiàng)式，并在每個(gè)控制點(diǎn)有給定切線。它的每個(gè)曲線段僅依賴于端點(diǎn)約束，可以通過調(diào)整每段曲線兩端點(diǎn)切矢量來控制曲線的形狀。下圖所示為在控制點(diǎn)pk和pk+1之間的曲線段。rk和rk+1是在控制點(diǎn)pk和pk+1處相應(yīng)的導(dǎo)數(shù)值(曲線的斜率)。P(0)=PkP(0)=rHermite曲線的邊界條件是：p_pkk+1P(1

41、)=rvk+1貝塞爾曲線由一組控制點(diǎn)構(gòu)成的特征多邊形唯一的定義。貝塞爾曲線的起點(diǎn)與終點(diǎn)和特征多邊形的起點(diǎn)與終點(diǎn)重合，且多邊形的第一條邊和最后一條邊表示了曲線在起點(diǎn)和終點(diǎn)處的切矢方向。曲線的形狀趨向于控制多邊形的形狀，可以通過調(diào)整頂點(diǎn)的位置來控制曲線的給定n+1個(gè)控制頂點(diǎn)的位置，則貝塞爾曲線可表示為：C(u)=PB.(u)II,n其中Pi構(gòu)成了該曲線的特征多邊形，PiBi,n是伯恩斯坦i=0基函數(shù)，貝塞爾曲線是控制頂點(diǎn)Pi關(guān)于伯恩斯坦基函數(shù)的加權(quán)和。貝塞爾曲線的遞推算法：Bezier的遞推算法，即德卡斯特里奧算法對于一給定參數(shù)u0,1,已知控制點(diǎn)P,i=0,1,n，構(gòu)成n條邊的控制多邊形。i求其

42、在Bezier曲線上對應(yīng)的點(diǎn)C(u)。依次對控制多邊形進(jìn)行定比分割，分割比例為u:(1-u)，得到第一級遞推的中間頂點(diǎn)P1，i=0,1,2,.,ni再對上述得到的這些中間頂點(diǎn)構(gòu)成的控制多邊形執(zhí)行同樣的定比分割，得到第二級遞推的中間頂點(diǎn)P2,i=0,1,2,.,n。如此繼續(xù)，直到n次分割得到一個(gè)i中間頂點(diǎn)Pn，即為所求的Bezier曲線上對應(yīng)的點(diǎn)C(u)。iBezier曲線有以下缺點(diǎn)：不能作局部修改，修改某一控制頂點(diǎn)將影響整條曲線；控制多邊形的頂點(diǎn)數(shù)決定了Bezier曲線的階次，即n+1個(gè)控制點(diǎn)必將產(chǎn)生一段n次的Bezier曲線。當(dāng)控制頂點(diǎn)的數(shù)目n+1較大時(shí)，由其構(gòu)成的特征多邊形對曲線形狀的控制

43、也將減弱。Bezier曲線是B樣條的特例以B樣條基函數(shù)代替Bernstein基函數(shù)而獲得的B樣條曲線曲面克服了上述缺點(diǎn)。B樣條仍采用控制點(diǎn)來定義曲線，曲線方程可寫為：C(u)=PB(u)ii,ki=0第六章真實(shí)感圖形的生成與處理要消除上述二義性，在顯示三維圖形物體時(shí)，就要決定物體上每條棱邊在視圖中的位置和它的可見性，對不可見的就必須加以抹掉或區(qū)別。這種找出并消除物體中不可見的部分的過程，稱為消隱圖。若消除的是物體上不可見的線段，即棱邊，稱為線消隱。若消除的是物體上不可見的面，就稱為面消隱。隱藏面消除算法也稱為可見面判別算法?？梢娒姹鎰e算法：后向面判別，畫家算法，區(qū)域細(xì)分算法后向面判別：多面體的

44、表面可分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)。對觀察者而言，外側(cè)是可見的，而內(nèi)側(cè)不可見。我們可利用表面外法線的方向性來進(jìn)行判別，當(dāng)某一表面的外法線與觀察點(diǎn)和表面上任意一點(diǎn)之間的連線的夾角在0W8W90。之間時(shí)，該表面就是可見的，否則，當(dāng)900180，為不可見，該多邊形表面為后向面。畫家算法也稱列表優(yōu)先算法，需要先把屏幕置成背景色，再把根據(jù)距離觀察點(diǎn)的遠(yuǎn)近構(gòu)成的優(yōu)先表逐個(gè)地取出多邊形在屏幕上進(jìn)行投影。先投影的線或點(diǎn)會(huì)被后投影的線或點(diǎn)所取代。直到最高優(yōu)先級的多邊形的圖形送入了幀緩沖器以后，整幅圖就畫好了。需要建立深度優(yōu)先表。對于復(fù)雜畫面，簡單的深度易出錯(cuò)，特別是多個(gè)面交互重疊的情形，需把有關(guān)的面分割后再進(jìn)行排序。區(qū)域細(xì)分

45、算法是在圖像空間中實(shí)現(xiàn)的，基本思想：把物體投影到窗口上，然后遞歸地對窗口進(jìn)行分割，直到窗口內(nèi)的目標(biāo)簡單到足夠可以顯示為止。其中，窗口是指整個(gè)屏幕；同時(shí)，利用遞歸過程，每一次把矩形的窗口等分成的四個(gè)相等的小矩形也稱為窗口。D是窗口，多邊形是A、B、C和E。關(guān)系：內(nèi)含、包圍、相交和分離。AA光照：反射光，透射光，熱能轉(zhuǎn)化；只有透射光和反射光能夠進(jìn)入人眼而產(chǎn)生視覺效果，并且反射光和透射光決定了物體所呈現(xiàn)出來的顏色。具體說來，反射光和透射光的強(qiáng)弱決定了物體表面的明暗程度，同時(shí)，這些光所含的不同波長的光的比例則決定了物體表面的顏色。反射光：環(huán)境光，鏡面反射，漫反射。Phone模型：+E+E=IK+工1d

46、Kcos0+E+E=IK+工1daa(d,i)di(s,i)sii=1i=1環(huán)境光:Ee環(huán)境光:Ee是物體表面上的一點(diǎn)由于受到環(huán)境光照明而反射出來的光能，稱為環(huán)境光反射強(qiáng)度。la為物體在漫射照明時(shí)所受到的光能強(qiáng)度，稱為環(huán)境光的強(qiáng)度。Ka為環(huán)境光的漫反射系數(shù)，也就是物體表面對環(huán)境光的反射系數(shù),0WKaW1鏡面反射：E,=IKcosn其中Es為鏡面反射光在觀察方向上的光強(qiáng)；IskJkJkJ為點(diǎn)光源的強(qiáng)度；為視點(diǎn)方向與鏡面反射方向的夾角；Ks為物體表面的反射率，也稱為鏡面反射系數(shù)；n是一個(gè)與物體表面光滑度有關(guān)的常數(shù)，用以模擬各種表面反射光的空間分布情況，表面越是光滑，其值就越大。漫反射：E二IKco

47、s9其中Ed為表面漫反射光的亮度；Id為從點(diǎn)光源發(fā)出的ddd入射光的強(qiáng)度；Kd為入射光的漫反射系數(shù)；0是入射光與表面上點(diǎn)的法向量N之間的夾角。馬赫帶效應(yīng)：如果采用的離散精度不夠高，相鄰的多邊形交接處會(huì)出現(xiàn)馬赫帶效應(yīng)。造成物體表面顏色過渡不自然。顏色過渡不均勻產(chǎn)生明顯邊界。陰影是指那些景物中沒有被光源照射到而形成的暗區(qū)。由于陰影是由物體遮擋了光線而產(chǎn)生的，所以陰影總是背對光源的一側(cè)。陰影一般分為自身陰影和投射陰影兩種。自身陰影：由于物體本身的遮擋而使得光線照不到某些面而形成的陰影。（例如面ABC）透射陰影：由于物體的遮擋而使得場景中位于它后面的物體得不到光照而形成的陰影。（例如CBD區(qū)域）光線跟蹤算法利用光線的可逆性，從視點(diǎn)出發(fā)，沿著視線進(jìn)行追蹤，模擬光的傳播路徑來確定反射、折射和陰影等，更好地表現(xiàn)物體表面的細(xì)節(jié)。它是沿著到達(dá)視點(diǎn)的光線的反方向跟蹤，經(jīng)過屏幕上每一像素，找出與視線所交的物體表面點(diǎn)，并繼續(xù)跟蹤，找出影響該點(diǎn)光強(qiáng)的所有光源，從而算出該點(diǎn)上精確的光照強(qiáng)度。光線跟蹤二叉樹：樹的結(jié)點(diǎn)代表物體表面與跟蹤線的交點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)間連線代表跟蹤線。每個(gè)結(jié)點(diǎn)左側(cè)代表反射產(chǎn)生的跟蹤線，右側(cè)代表透射產(chǎn)生的跟蹤線，線末空箭頭表示跟蹤線射出場景。紋理是指物體的表面細(xì)節(jié)。木質(zhì)的家具表面、建筑面上的拼花圖案等是顏色紋理；而桔子的褶皺表皮、老人的皮膚等這些由