球體Phong光照模型課程設計報告

課程設計球體Phong光照模型(1)掌握雙線性法矢插值模型；(2)掌握ZBuffer算法的思想；(3)掌握有效邊表填充算法；2、繪制體心和坐標系中心重合的球體表面，使用Z-Buffer消隱算法進行消隱。3、使用單點光源對球體進行照射生成Phong光照模型，光源其余部分劃分為四邊形面片，先對球體網(wǎng)格模型進行背面剔除，然后使用深度緩沖算法進行消隱。計算面片各頂點的平均法矢量，然后采用雙線性法失插值計算面片內(nèi)各點的法矢量。最終根據(jù)每點的法矢量對光源的朝向，通過簡單光照模型計算所獲得的光強。面片使用有效邊表算法填Gouraud雙線性光強插值模型解決了相鄰多邊形之間的顏色突變問題，產(chǎn)生的真實感圖形顏色過渡均勻，圖形顯得非常光滑，這是它的強插值，其鏡面反射光效果不太理想，而且相鄰多邊形邊界處的馬赫帶效應并不能完全消除。Phong模型提出的雙線性法矢插值模型可以有效的解決確的高光區(qū)域。Phong模型在進行光強插值的時候，需要先對面片的每一個頂點計算平均法矢量，然后通過雙線性法矢插值計算面片內(nèi)每個點的法矢量，最后根據(jù)簡單(1)計算面片頂點的平均法矢量。在CZBuffer類先對面片每個點的法矢量進行雙線性插值獲得面片內(nèi)每一點的法在CTestView類的構造函數(shù)內(nèi)設置光源個數(shù)為1,位于右上方，材質(zhì)顏色為紅色。5、繪制球面函數(shù)Normal3數(shù)組存儲三角形面片的頂點法矢量，定義了Normal4數(shù)組存儲四邊形面片的在程序設計中，使用Phong雙線性法矢量插值模型時，計算每個面片的頂點坐標，同時計算每個面片的頂點法矢量。在CZBuffer類內(nèi)定義了雙線性法矢量插值函數(shù)Interpolation()計算面片內(nèi)的每個點的法矢量。根據(jù)面片內(nèi)每一點的法矢量調(diào)用CLighting類的成員函數(shù)Lighing()計算該點的光強。并在MyView構造函數(shù)中調(diào)用了透視變化初始化函數(shù)InitParameter();構造頂點表函數(shù)ReadPoint();構造面表函數(shù)ReadFace();在OnDraw()函數(shù)中使用雙緩沖函數(shù),并使用繪制球面函數(shù)DrawObject()函數(shù)，畫出球體模型。設計使用的類如下：成員函數(shù)：Normalize()將顏色分量red、green、blue規(guī)范化到[0,(3)定義邊節(jié)點類：CAET和定義桶節(jié)點類：CBucket設置當前掃描線與有效邊的交點的橫坐標x定義掃描線ScanLine來求圖形與有效邊表的交點voidSetSpecular(CRGB);設置光源的鏡面反射光voidSetPosition(double,double,double);設置光源的直角坐標系voidSetGlobal(double,double,double);設置光源的球坐標voidSetCoef(double,double,double);設置光強的衰減voidGlobalToXYZ();球坐得的光照函數(shù)。在該函數(shù)中分五步來實現(xiàn)網(wǎng)格頂點的光亮度，第一，累加漫反射光voidCreateBucket();在函數(shù)中使用CBucket類創(chuàng)建桶節(jié)點voidPhong(CDC*pDC,CPi3ViewPointvoidInitDeepBuffer(int,int,double);初始化深度緩存(2)程序中使用的重要函數(shù)及部分代碼：在函數(shù)中定義了片面夾角為gafa=gbeta=10;緯度區(qū)域為N1=180/gafa=18,經(jīng)度區(qū)域N2=360/gbeta=36;利用數(shù)組P[(N1-1)*N2+2]設置的球體共有616個頂點，經(jīng)緯網(wǎng)格的夾角為10°。P[i*N2+j+1].x=r*sin(gafal)*sP[i*N2+j+1].z=r*sin(gafal)*c}計算南極點坐標(2)、構造面片表函數(shù)ReadFace()面片用二維數(shù)組表示，第一維按維度自北極向南極增加的方向定義，第二維在同一緯度帶上z軸正向開始，按逆時針方向定義。球體共有N1*N2個面，北極和南極各有N2個面，其余部分有(N1-2)*N2個面片。具體實現(xiàn)代碼和算法見源程序。構造北極三角形面片代碼：for(intj=0;j<N2;j++){NorthIndex[0]=0;Northlndex[1]=j+1;NorthIndex[2]=tempj+1;for(intk=0;k<F[0][j].En;k++){F[0][j].p[k]=NorthIF[0][j].SetNormal(P[NorthIndex[0]],P[NorthIndex[1]],P[Nort構造球體四邊形面片代碼：{for(intj=0;j<N2;j++){BodyIndex[1]=(tempi-BodyIndex[2]=(tempi-1)*NBodyIndex[3]=(i-1)*Nfor(intk=0;k<F[i][j].En;k+{}F[i][j].SetNormal(P[BodyIndex[0]],P[BodyIndex[1]],P[BodyIn使用Z-Buffer算法對球面進行深度消隱，然后使用有效邊表算法進行填充，為減少渲染的面片數(shù)，先使用凸多面體消隱算法對球體不可見面片進行剔除。然后使用Z-Buffer算法對可見面進行消隱，最后使用有效邊表算法進行填充。在函數(shù)中，使用Phong雙線性法矢量插值模型，計算每個面片上的矢法量。定義了Normal3數(shù)組存儲三角形面片的頂點法矢量，定義了Norma14數(shù)組存儲四邊形面片的頂點法矢量。(4)、使用鍵盤方向鍵OnKeyDown(UINTnChar,UINTnRepCnt,UINTnFlags)消息響應窗口函數(shù)，代碼如下：caseVKUP:使用Phi每次自減5,按向上鍵使球體向里旋轉(zhuǎn)caseVK_DOWN:使用Phi每次自加5,按向下鍵使球體向外旋轉(zhuǎn)每次自加5,按向左鍵使球體向左旋轉(zhuǎn)caseVK_RIGHT:使用Theta每次自減5,按向左鍵使球體向右旋轉(zhuǎn)Theta=Theta-5;bdefault:break;}(5)、使用鼠標左右點擊窗口響應函數(shù)，對球體進行放大和縮小voidCMyView::OnLButtonDblClk(UINTnFlags,CPointpoint){R=R+30;在鼠標左擊函數(shù)中視點半徑每次增加30,使球體縮小CView::OnLButtonDb1CvoidCMyView::OnRButtonDb1Clk(UINTnFlags,CPointpoint){R=R-30;在鼠標右擊函數(shù)中視點半徑每次減少30,使球體增大CView::OnRButtonDblC(1)當球體半徑r=150,面片夾角=10,緯度區(qū)間N1=18,經(jīng)度區(qū)間N2=36時，回回(2)使用鍵盤方向向左旋轉(zhuǎn)球體，Theta=Theta+10所示結果如圖