第四章 虛擬現(xiàn)實(shí)的圖形學(xué)基礎(chǔ)

第四章虛擬現(xiàn)實(shí)的圖形學(xué)基礎(chǔ)第一頁，共十頁，2022年，8月28日2.透視投影為了顯示虛擬物體,必須將三維幾何模型經(jīng)過投影變換,轉(zhuǎn)換成顯示器二維平面透視投影圖。（1）透視控制模型數(shù)據(jù)被處理成較大的有結(jié)構(gòu)層次的場景還是一臺式物體均由Z軸的相對數(shù)值決定。（2）視場透視圖像的視場可通過設(shè)置對虛擬觀察者可視的X、Y坐標(biāo)范圍來控制，在此范圍內(nèi)的點(diǎn)是可見的，而外部的點(diǎn)是不可見的。第二頁，共十頁，2022年，8月28日3.人的視覺（1）空間視覺問題人們在日常生活中常需要知道自己所關(guān)注的對象的距離。而獲得這些問題的答案依靠的是空間深度感受——深度感（遠(yuǎn)近感）。（2）立體觀察虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)使用戶盡可能地與計算機(jī)生成圖像接口，尤其是利用立體視覺。第三頁，共十頁，2022年，8月28日4.色彩理論（1）光線與顏色在光線的照射下，人們通過視覺器官感知周圍物體的存在，每個物體在人們的視覺中反應(yīng)出不同的色彩。（2）三基色原理通過對人眼彩色刺激靈敏度的研究發(fā)現(xiàn)，各種彩色感覺都可以由適當(dāng)選擇的3種基色按不同比例混合而成。（3）色彩模型彩色模型是一種定量描述顏色的方法，它是通過彩色空間中一組坐標(biāo)值來表示一種顏色來實(shí)現(xiàn)的。①RGB模型②CIELUV模型③HSV模型④HLS模型第四頁，共十頁，2022年，8月28日5.光照模型（1）點(diǎn)光源在光照模型中，最簡單的光源是點(diǎn)光源。因?yàn)樗枰粋€空間位置和光的強(qiáng)度。（2）無限遠(yuǎn)點(diǎn)光源無限遠(yuǎn)點(diǎn)光源是由于光源位置處于無限遠(yuǎn)處以致于入射光線都是平行的。（3）局部光源局部光源要用相關(guān)的角度來模擬定向光束的光照特征。典型的應(yīng)有光強(qiáng)、位置、方向和照射角。（4）環(huán)境光環(huán)境光即為背景光。第五頁，共十頁，2022年，8月28日（5）陰影當(dāng)觀察方向和光照方向不一致時，就會出現(xiàn)陰影，陰影能使人感到顯示器景物的遠(yuǎn)近深淺，從而極大地增強(qiáng)了畫面的真實(shí)感。（6）透明度（7）增強(qiáng)真實(shí)感增強(qiáng)真實(shí)感需要考慮以下幾個問題:①多光源②光強(qiáng)隨距離增加現(xiàn)時衰減③逆光④X射線源第六頁，共十頁，2022年，8月28日6.反射模型物體表面的反射光可以分為漫反射光和鏡面反射光。（1）漫反射一個粗糙的、無光澤的表面表現(xiàn)為漫反射，即對光線沿各個方向都作相同的散射，所以這種表面從各個視角看起來都有相同的亮度。（2）鏡面反射在任何一個有光澤的表面上，都可發(fā)生鏡面反射。第七頁，共十頁，2022年，8月28日7.真實(shí)感圖像的真實(shí)感提高有兩部分內(nèi)容：首先圖像的內(nèi)容可以通過加入真實(shí)世界的紋理、氛圍效果、陰影和復(fù)雜的表面形狀加以改進(jìn)。其次描繪生成的圖像中應(yīng)不含任何人造的物品。（1）紋理映射紋理映射是將一給定的紋理函數(shù)映射到物體表面上，在對物體表面進(jìn)行顏色計算時可采用相應(yīng)的紋理函數(shù)值代替表面的漫反射分量，從而進(jìn)行計算。（2）走樣（3）反走樣（4）凸包映射凸包映射是在光照計算的時候通過調(diào)整平面法向量而提高真實(shí)感。（5）環(huán)境映射第八頁，共十頁，2022年，8月28日8.三維消隱常見的消隱算法有以下幾種：（1）畫家算法（2）Z緩沖器算法（3）掃描線算法（4）區(qū)域采樣法第九頁，共十頁，2022年，8月28日9