真实感图形显示技术第1页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.1颜色模型物体的颜色不仅取决于物体本身，而且还与光源、周围环境的颜色，以及观察者的视觉系统有关。从心理学和视觉的角度出发，颜色有如下三个特性：色调(Hue)、饱和度(Saturation)和亮度(Lightness)。与之相对应，从光学和物理学的角度出发，颜色的三个特性分别为主波长(DominantWavelength)、纯度(Purity)和明度(Luminance)。第2页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.1.1RGB颜色模型它采用三维直角坐标系。红、绿、蓝原色是加性原色，各个原色混合在一起可以产生复合色，如图8.1所示。第3页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.1.1RGB颜色模型RGB颜色模型通常采用图8.2所示的单位立方体来表示。第4页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.1.2CMY颜色模型以红、绿、蓝的补色青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(Yellow)为原色构成的是CMY颜色模型，常用于从白光中滤去某种颜色，又被称为减性原色系统。第5页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.1.3HSV颜色模型RGB和CMY颜色模型都是面向硬件的，相比较而言，HSV(Hue，Saturation，Value)颜色模型是面向用户的。该模型对应于圆柱坐标系的一个圆锥形子集(如图8.4所示)。HSV颜色模型对应于画家配色的方法。如图8.5所示为具有某个固定色彩的颜色三角形表示。第6页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.1.3HSV颜色模型图8.4HSV颜色模型图8.5颜色三角形第7页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.2光照模型当光照射到一个物体表面上时，会出现三种情形：首先，光可以通过物体表面向空间反射，产生反射光；其次，对于透明体，光可以穿透该物体并从另一端射出，产生透射光；最后，部分光将被物体表面吸收而转换成热。在上述三部分光中，仅仅是透射光和反射光能够进入人眼产生视觉效果。为模拟这一现象，我们建立一些数学模型来替代复杂的物理模型。这些模型就称为明暗效应模型或者光照模型。第8页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.2.1环境光环境光是这样一种光线，它不来自任何特殊方向；它有光源，但是被周围的房间或场景多次反射，最终达到平衡，以致于变得没有方向，又称为背景光。被环境光照射的物体表面的各个方向都均等受光，如图8.7所示。图8.7环境光照射下的物体第9页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.2.2漫反射漫反射光是由物体表面的粗糙不平引起的，它均匀地向各个方向传播，与视点无关，如图8.8所示。漫反射光在空间均匀分布，反射光强I与入射光的入射角θ的余弦成正比，即Id=KdIpcosθ，图8.8纯散射光源的光照射在物体上第10页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.2.3镜面反射它跟散射光一样有方向性，但被强制地反射到另一个特定的方向。图8.9显示了物体被纯镜面光源照射的情景。图8.9物体被纯镜面光源照射第11页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.2.4点光源与柱光源(锥光源)点光源是发光体的最简单的模型，光线从一点出发，均匀地向四周发散。它是对场景中比物体小得多的光源的合理的近似。离场景足够远的光源，如太阳，也可以用点光源来较好地模拟。柱光源或锥光源是发出的光线有一定方向的发光体，像手电筒、探照灯等。第12页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.3阴影的生成8.3.1扫描线阴影生成算法根据自身阴影的产生原理，归纳出它在图形处理中生成的过程如下：①首先将视点置于光源的位置，以光线照射的方向为观察方向，对在光照模型下的物体实施扫描线消隐算法，判别出在光照模型下的物体的“隐藏面”，并在数据文件中加以标识。②然后按实际的视点位置和观察方向，对物体进行消隐，生成消隐后的立体图形。③检索数据文件，核查消隐后的图形中是否包含有光照模型下的“隐藏面”。若有，则加以阴影符号标识这些面。第13页，共39页，星期日，2025年，2月5日8.3.2阴影体在物体空间中，按照阴影的定义，若光源照射到的物体表面是不透明的，那么在