第5章 虚拟现实的图形学基础,5.1 计算机图形学概述,计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。,5.1.1 计算机图形学的发展,硬件的发展 软件的发展 计算机图形标准,5.1.2 智能CAD 5.1.3 计算机美术与设计 5.1.4 计算机动画技术 5.1.5 科学计算可视化 5.1.6 计算机图形学的研究内容,5.2 虚拟现实图形学,5.2.1 虚拟环境中视点的定位 方向余弦定位法 XYZ方向的方位角定位法 XYZ欧拉角定位法 四元定位法,5.2.2 视觉,静态深度线索 运动深度线索 生理深度线索 汇聚 调节 双目视差线索,5.2.3 透视投影,平行投影 透视投影 视场,5.2.4 三维裁剪,常用裁剪算法 Cohen-Sutherland裁剪算法 Cyrus-Beck裁剪算法,5.2.5 色彩理论,光线与颜色 三基色原理 色彩模型 基于颜色的算法,5.2.5 色彩理论,色彩模型 RGB模型 HSV模型 HIS模型,5.2.6 三维建模,欧拉法则 欧拉法则是对于凸多面体，其边数等于面数与顶点数之和减2，即： 边数=面数+顶点数-2,5.2.7 光照,点光源 无限远点光源 局部光源 环境光 阴影 透明度,5.2.8 反射,漫反射 镜面反射 简单的反射模型 简单的反射模型包括3种成分：环境光、漫反射和镜面反射。每种成分都由红、绿、蓝3部分组成。对于某种光源有： I=I环境光+（I漫反射+I镜面反射）,5.2.9 阴影,帧存储 投影到显示设备 Gourand阴影算法 Phong阴影算法,5.2.10 三维消隐,画家算法 Z缓冲器算法 扫描线算法 区域采样法,5.2.11 真实感,纹理映射 走样 反走样 凸包映射 环境映射,小 结,本章简要介绍了计算机图形学的概念，以及国内国外计算机图形学在硬件、算法、标准等方面的发展情况，重点讲述了虚拟环境中视点的定位、视觉、透视投影、三维裁剪、色彩理论、三维建模、光照、反射、阴影、三维消隐、真实感等计算机图形学概念、原理和算法，在理解、掌握上述概念、原理和算法的基础上，需要通过后续内容的学习和不断地实践，学会根据不同的虚拟现实选择应用不同的计算机图形学技术。,习 题,1什么是计算机图形学？ 2简要阐述国内国外计算机图形在硬件、算法、标准上的发展情况。 3简要阐述计算机图形学的研究内容。 4虚拟环境视点定位的算法主要有那几种？ 5人的大脑中产生的深度感是根据哪几种深度线索得来的？ 6虚拟现实系统中的透视拍电影主要分为几种类型？ 7三维裁剪常用算法有哪些？它们的原理分别是什么？ 8什么是色彩模型，主要有哪几种模型？,习 题,9三维建模主要遵循的法则是什么？请写出它的计算机公式？ 10虚拟世界中进行照明和着色的方法有哪些？ 11简单反射模型包括哪几种成分，其对于光源的计算机公式是什么？ 12详细描述扫描线Z缓冲器算法的具体操作过程。 13区域采样算法的基本思想是什么？ 14真实感技术中纹理映射的主要思想是什么？ 15什么是反走样算法？反走样算法有几种方法？,