计算机图形学笔记
CG光照模型相关笔记
## 计算机图形学 ## 处理彩色图像
颜色的属性：
## 1.色相
色相（Hue）即色彩的面貌，色相的区别是由光波波长的长短决定的。
- 原色 - 间色 - 复合色
## 2.亮度 亮度也称为透明度（brightness）
## 3.纯度
纯度（purity）也称为饱和度（saturation）。当图像的把配合度为0的时候，图像就会变成一个灰度图像，反之亦然。
**色相和纯度两种特征混合后形成的属性又称为色度（Chromaticity），也称为色品。** 常用的色彩空间 - RGB色彩空间（红（red），绿（green），蓝（blue）） - CMY/CMYK颜色空间（青（Cyan），品红（Magenta），黄（Yellow）） - HSV/HSB颜色空间(色相（Hue），饱和度（saturation），明度(Value)，亮度（brightness）) - HSI/HSL颜色空间（色调（Hue），饱和度（saturation），强度（Intensity），明亮程度（Luminance）） - YUV/YCbCr颜色空间
## 颜色模型 ### 什么是颜色？ ### 什么是颜色模型？
也就是说颜色模型（空间），表示颜色的一种数学方式。 几乎所有的颜色模型都是从RGB颜色模型导出。
### 常用的颜色模型 - RGB颜色工业模型 - 其他颜色工业模型
- YIQ - YUV - YCbCr
其中，Y分量均代表黑白亮度分量，其余分量用于显示彩色信息。
- 颜色视觉模型（HSI） - 色调（Hue）：物体反色光线中占据优势的波长决定的，是彩色互相区分的基本特性。 - 饱和度（Saturation 也成彩度）：彩色的深浅程度，它取决与彩色中白色的含量。饱和度越高，彩色越深，白色光越少。 - 亮度（Illumination）：光波作用于感受器所发生的效应，它取决于物体的反射系数。反射系数越大，物体亮度越大。
以上三要素来描述彩色空间能够更好地与人的视觉特性相匹配 - 其他颜色视觉模型 - HSV（hue，saturation， value(明度)） - HSL (hue，saturation， Lightness(亮度)）
## 简单光照模型
### 光照模型
当物体的集合形态确定之后，光照决定了整个场景的显示结果，因此真实感图形的生成取决于如何建立一个合适的光照模型（illunination model）。
### 背景物理知识 - 光的传播定律 - 反射定律 - 折射定律 - 能量关系（瞒住能量守恒） - 常见的光： - 漫反射光：漫反射光主要有表面的粗糙程度决定。 - 镜面反射光 - 折射光 - 吸收光
### Phong光照模型 环境光 + 漫反射光 + 镜面反射光
- 环境光：邻近个物体所产生的光多次反射最终达到平衡时的一种光。可近似认为同一环境下的环境光，其光强分布是均匀的。 - 漫反射光：服从Lambert定律： - 镜面反射光：
### 如何进行明暗处理 基本思想：每一个多边形的顶点计算出光照强度或者参数，然后再各多边形内部进行均匀插值。 常用方法 Gouraud明暗处理（双线性光强插值算法） Phong明暗处理（双线性法向插值算法） ### 插值算法 利用某一个函数技术来计算出两个或者更多值之间的值，例如最简单的求算数平均数(x+y)/2.
### Gouraud明暗处理（双线性光强插值算法） - 第一步：计算多边形顶点的平均法向。 - 第二步：用Phong光照模型计算顶点的光的强度。 - 第三步：插值计算离散边上个点的光强。 - 第四步：插值计算多边形内域中个点的光强。 - 为了减少计算量，采用增量计算方法。 - 不足： - 不能有镜面反射光（高光） - 双线性插值是吧能量往四周均匀，平均的结果就是光斑被扩大了，本来没有光斑的底层一插值反而出现了光斑。
### Phong明暗处理 - 双线性光强插值？==》双线性法向插值 - 以时间为代价，引入镜面反射，解决高光问题。
实现步骤：
- 计算每个多边形顶点处的平均单位法矢量。 - 用双线性插值方法求得多边形内部个点的法矢量。 - 最后按光照模型确定多边形内部各点的光强。
### 局部光照模型
仅处理光源直接照射物体表面的光照模型。
简单光照模型，不足之处：镜面反射与物体表面的材质无关。
原理： 自然光反射率系数可用Fresnel公式计算。 TRANSLATE with![]()
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## 计算机图形学 ## 处理彩色图像
颜色的属性：
## 1.色相
色相（Hue）即色彩的面貌，色相的区别是由光波波长的长短决定的。
- 原色 - 间色 - 复合色
## 2.亮度 亮度也称为透明度（brightness）
## 3.纯度
纯度（purity）也称为饱和度（saturation）。当图像的把配合度为0的时候，图像就会变成一个灰度图像，反之亦然。
**色相和纯度两种特征混合后形成的属性又称为色度（Chromaticity），也称为色品。** 常用的色彩空间 - RGB色彩空间（红（red），绿（green），蓝（blue）） - CMY/CMYK颜色空间（青（Cyan），品红（Magenta），黄（Yellow）） - HSV/HSB颜色空间(色相（Hue），饱和度（saturation），明度(Value)，亮度（brightness）) - HSI/HSL颜色空间（色调（Hue），饱和度（saturation），强度（Intensity），明亮程度（Luminance）） - YUV/YCbCr颜色空间
## 颜色模型 ### 什么是颜色？ ### 什么是颜色模型？
也就是说颜色模型（空间），表示颜色的一种数学方式。 几乎所有的颜色模型都是从RGB颜色模型导出。
### 常用的颜色模型 - RGB颜色工业模型 - 其他颜色工业模型
- YIQ - YUV - YCbCr
其中，Y分量均代表黑白亮度分量，其余分量用于显示彩色信息。
- 颜色视觉模型（HSI） - 色调（Hue）：物体反色光线中占据优势的波长决定的，是彩色互相区分的基本特性。 - 饱和度（Saturation 也成彩度）：彩色的深浅程度，它取决与彩色中白色的含量。饱和度越高，彩色越深，白色光越少。 - 亮度（Illumination）：光波作用于感受器所发生的效应，它取决于物体的反射系数。反射系数越大，物体亮度越大。
以上三要素来描述彩色空间能够更好地与人的视觉特性相匹配 - 其他颜色视觉模型 - HSV（hue，saturation， value(明度)） - HSL (hue，saturation， Lightness(亮度)）
## 简单光照模型
### 光照模型
当物体的集合形态确定之后，光照决定了整个场景的显示结果，因此真实感图形的生成取决于如何建立一个合适的光照模型（illunination model）。
### 背景物理知识 - 光的传播定律 - 反射定律 - 折射定律 - 能量关系（瞒住能量守恒） - 常见的光： - 漫反射光：漫反射光主要有表面的粗糙程度决定。 - 镜面反射光 - 折射光 - 吸收光
### Phong光照模型 环境光 + 漫反射光 + 镜面反射光
- 环境光：邻近个物体所产生的光多次反射最终达到平衡时的一种光。可近似认为同一环境下的环境光，其光强分布是均匀的。 - 漫反射光：服从Lambert定律： - 镜面反射光：
### 如何进行明暗处理 基本思想：每一个多边形的顶点计算出光照强度或者参数，然后再各多边形内部进行均匀插值。 常用方法 Gouraud明暗处理（双线性光强插值算法） Phong明暗处理（双线性法向插值算法） ### 插值算法 利用某一个函数技术来计算出两个或者更多值之间的值，例如最简单的求算数平均数(x+y)/2.
### Gouraud明暗处理（双线性光强插值算法） - 第一步：计算多边形顶点的平均法向。 - 第二步：用Phong光照模型计算顶点的光的强度。 - 第三步：插值计算离散边上个点的光强。 - 第四步：插值计算多边形内域中个点的光强。 - 为了减少计算量，采用增量计算方法。 - 不足： - 不能有镜面反射光（高光） - 双线性插值是吧能量往四周均匀，平均的结果就是光斑被扩大了，本来没有光斑的底层一插值反而出现了光斑。
### Phong明暗处理 - 双线性光强插值？==》双线性法向插值 - 以时间为代价，引入镜面反射，解决高光问题。
实现步骤：
- 计算每个多边形顶点处的平均单位法矢量。 - 用双线性插值方法求得多边形内部个点的法矢量。 - 最后按光照模型确定多边形内部各点的光强。
### 局部光照模型
仅处理光源直接照射物体表面的光照模型。
简单光照模型，不足之处：镜面反射与物体表面的材质无关。
原理： 自然光反射率系数可用Fresnel公式计算。 TRANSLATE with
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