计算机图形学入门V

Shading 1(Illumination,Shading and Graphics Pipeline)

一、图像深度关系与Z-buffer

1. 画家算法(Painter’s Algorithm)：后画的部分会遮挡先画的部分，但有的情况下无法正确定义深度关系(例如三个三角形互相遮挡)，且时间复杂度为O(logn)
2. 深度缓存(Z-Buffer)：在生成图像的同时生成记录深度信息的深度图(规定摄像机位于原点并朝向z轴负方向，因此z越小代表距离视点越近，z越大代表距离越远)
   • frame buffer stores color values
   • z-buffer stores depth

3. 深度缓存算法(Z-Buffer Algorithm)，时间复杂度为O(n)
   for(each triangle T)
   for(each sample(x,y,z) in T)
   if(z < zbuffer[x,y]) //closest samp;e so far
   framebuffer[x,y] = rgb; //update color
   zbuffer[x,y] = z; //update depth
   else … //do nothing,this sample is occluded

二、着色(Shading)

1. 漫反射(Diffuse Reflection)：光线入射后向各个方向均匀反射
2. 光衰减(Light Falloff)：以点光源为例，以光源为球心的球壳所带有的能量都是相等的，但随着半径增大，球壳表面积增大导致球壳上一点处的能量减小，导致了能量衰减
3. Lambertian Shading
   • diffusely reflected light 漫反射光
   • diffuse coefficient 扩散系数/吸收系数(0~1，0代表全部吸收观测到为黑色，1代表全部反射观测到为原来的颜色)
   • energy arrived at the shading point 光衰减
   • n·l 法线向量与入射向量内积 代表其夹角cosθ

(下接 计算机图形学入门VI)