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今天主要讲shading着色。在讲着色前要先讲图形中三角形出现遮挡问题的方法深度缓存或缓冲。
先采样再模糊错误对信号的频谱进行翻译在这期间会有频谱的混叠采样就是对这个信号进行截断。此时会发现混叠的信号还是混叠的。
Lecture 07 Shading 1 (Illumination, Shading and
Graphics Pipeline)哔哩哔哩bilibili
光栅化内容
画家算法 先给远处的东西画好做光栅化然后再给近处的做。这样就可以得到一个处理了遮挡的结果的“画”。
例如画一个正方体按照后、左、下、右、上、前的顺序画就可以得到一个正方体。
但是如果画的顺序改一改可能会出现不同的效果。这是因为左、下、右、上这几个面到我们眼睛的距离在我们看来都是差不多的视点到面的距离又叫“深度” 需要深度排序(对于n个三角形为0(n log n))可以具有无法解析的深度顺序
因此实际中不能用画家算法。
深度缓存缓冲
由于不能使用画家算法因此引入深度缓存的算法。
概念 这是最终胜出的算法。 idea 存储当前最小值。 每个样本的Z值(像素)需要一个额外的缓冲区用于深度值 -帧缓冲存储器存储颜色值 -深度缓冲区(z缓冲区)存储深度 重要:为简单起见我们假设Z总是正数 (较小的z-更近较大的z-更远)
图形学中在渲染成品的图像时会额外生成一个深度图/深度缓存只存任何一个像素他所看到的最浅的深度信息
算法做法 一开始我们认为所有记录深度的点都是无限远的。 数字越小代表越近近的会把远的遮挡。
复杂度 以不同的顺序画三角形? 最重要的可见性算法在所有GPU的硬件中实现
我们认为每个三角形中有常数个像素然后又n个三角形那么复杂度就是0(n)个人认为这里就有点离谱了算法的复杂度要是这么算的话那就所有都是On了。。。。。不过闫老师补充了下一般一个三角形会覆盖100个左右的像素那就也行
假设不会出现两个不同的三角形在一个像素上有同样的深度在图形学中这些数字大多都是用浮点型来表示这意味着总会有些误差这也因此浮点型的判断相同十分困难尤其时两个经过运算得来的浮点型更加不可能相同紫色和红色三角形画的顺序不一样结果也是一样的。
知识回顾 到目前为止我们的学习到的内容模型变换-坐标系变换-投影变换-视口变换-光栅化 着色Shading
对不同的物体有不同的材质。
Blinn-Phong模型
Blinn-Phong反色模型是一款着色模型。 镜面高光 漫反射 环境照明
定义 在特定阴影点处反射到摄像机的计算机光 输入 观察者方向v 表面法向n 光的方向I(为许多光的每一个) 表面参数(颜色、光泽度等) 目前所说的着色不考虑物体的存在先不考虑关系打在物体后环境的变化即没有阴影只看光找过来物体表面的情况。着色具有着色性。
漫反射(Diffuse Reflection) 光均匀地向各个方向散射 所有观看方向的表面颜色相同
当一个光线会到达某个点然后这个光线会被均匀的反射出去这就叫漫反射。
能量的接收 但是接收到多少光(能量)呢? 一朗伯余弦定律 立方体的顶面接受一定量的光 60°旋转立方体的顶面拦截了一半的光线 一般来说单位面积的光与cos 0l·n成正比朗伯余弦定律
其实就是光通量。
此时就可以算出这个着色点接收到的光的能量。
能量的发射 假设一个点光源。任何时刻点光源辐射到四面八方。
一个单位的距离上光的强度为I。那么在距离为r时强度为I/r2
光传播的能量和距离成反比。
此时就可以通过物体距点光源的距离算出来点光源发送到该物体表面的光的能量。
漫反射的能量 Ld漫反射光 kd传播系数颜色) (I/r2)能量到达阴影点 max(0,n·l)阴影点接收的能量
向量点乘(n·l)0时表示这个光线从下面打向了物体的表面此时是没有任何物理意义的也可以认为我们一般是不会考虑物体内部有光源向外的因此不考虑。所以这里要用max。
这个shadingPoint是会吸收一部分的光/颜色它会有一定的吸收率我们就定义一个系数kd。 总结
本节课讲的东西比起前面来说难度直线下降
今天主要讲着色讲着色前补充了前面光栅化深度缓存的知识。
光栅化内容中首先讲解了画家算法的思想。由于画家算法无法很好的满足计算机图形学的需求因此引入深度缓存的概念。 每个导出的图像都有一张对应的深度图这个深度图记录着所有像素的深度信息。 此外还讲了深度缓存算法的实现方法其本质就是一个双重循环。
着色部分通过Blinn-Phong反色模型引入漫反射、高光等显示中光照的效果情况。 主要讲了物体漫反射中光的能量问题。 着色点平面与光发现的角度可以得到着色点对光能量接收的情况。 光源与物体的距离可以得到着色点处光能量的发射状况。 通过光能量的接收和发射状况我们就可以量化漫反射的能量。
