王汝传计算机图形学教程第6章课后习题参考答案

第六章 习题参考答案

1．请简述朗伯（Lambert ）定律。

设物体表面在P 点法线为N ，从P 点指向光源的向量为L ，

两者夹角为θ，则点P 处漫反射光的强度为：

I d =I p k d cos θ

式中 ： I d ——表面漫反射光的亮度； I p ——入射光的光亮度；

K d

θ——入射光线与法线间的夹角，0≤θ≤π/2。

并且，当物体表面垂直于入射光方向时（N 、L 方向一致）看上去最亮，而θ越来越大，接近90°时，则看上去越来越暗。

2．试写出实现哥罗德（Gouraud ）明暗处理的算法伪代码。

deltaI = (i2 - i1) / (x2 - x1);

for (xx = x1; xx < x2; xx++)

{ int offset = row * + xx;

if (z < [offset])

{ [offset] = z;

[offset] = i1;

}

z += deltaZ; i1 += deltaI;

}

3. 在Phong 模型n

s p d p a a V R K I N L K I K I I )()(⋅+⋅+=中，三项分别表示何含义公式中的各个符号的含义指什么

三项分别代表环境光、漫反射光和镜面反射光。a I 为环境光的反射光强，p I 为理想漫反射光强，a K 为物体对环境光的反射系数，d K 为漫反射系数，s K 为镜面反射系数，n 为高光指数，L 为光线方向，N 为法线方向，V 为视线方向，R 为光线的反射方向。

4．试写出实现Phong （冯）明暗方法的伪代码。

for (xx = x1; xx < x2; xx++)

{ int offset = row * + xx;

if (z < [offset])

{ [offset] = z;

pt = (u,v);

float Ival = ;

[offset] = Ival;

}

u += deltaU;

z += deltaZ;

(deltaPt);

(deltaN);

}

5．请简述自身阴影的生成方法。

自身阴影生成过程如下：

（1）首先将视点置于光源位置，以光线照射方向作为观察方向，对在光照模型下的物体实施消隐算法，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，对物体实施消隐算法，生成真正消隐后的立体图形；

（3）检索数据文件，核查消隐后生成的图形中，是否包含有在光照模型下的“隐藏面”。如有，则加以阴影符号标识这些面。

6．试写出光线跟踪算法的C语言描述。

/*TraceRay的三个参数分别是起点start，跟踪方向direction和已跟踪的深度depth，返回的是光线direction的颜色。*/

Color TraceRay(start,direction,depth)

Vector start,direction;

Int depth;

{

if (depth>MAX_DEPTH)

color=black;

else {

光线与物体求交，找出离start最近的交点；

if (无交点)

color=背景色；

else {

local_color=用局部光照模型计算出的交点处的光强；

计算反射方向；

Reflected_color=TraceRay(交点，反射方向，depth+1)；

计算折射方向；

Transmitted_color=TraceRay(交点，折射方向，depth+1)；

Color= local_color+Reflected_color*Kr+Transmitted_color*Kt；

}

}

return color；

}

7．请简述计算机图形学所涉及到的纹理概念。

在计算机图形学中物体的表面细节称为纹理，包括颜色纹理与几何纹理。颜色纹理主要是指光滑表面上附加花纹和图案，如墙面上的拼花图案、木质家具表面、塑料地板等。几何纹理主要指景物表面在微观上呈现出的起伏不平，例如混凝土墙面、柑橘表皮等。颜色纹理可用纹理映射（Texture Mapping）来描述，几何纹理可用一个扰动函数来描述。

8．写出从RGB颜色值到HSV值的转换算法。

RGB转化到HSV的算法:

max=max(R,G,B)；

min=min(R,G,B)；

if （R = max）

H = (G-B)/(max-min)；

if （G = max）

H = 2 + (B-R)/(max-min)；

if （B = max）

H = 4 + (R-G)/(max-min)；

H = H * 60；

if （H < 0）

H = H + 360；

V=max(R,G,B)；

S=(max-min)/max；

9．写出从HSV颜色值到RGB值的转换算法。

HSV转化到RGB的算法

if （s = 0）

R=G=B=v;

else

h /= 60;

i = int(h)；

f =h – i；

a = v * ( 1 - s )；

b = v * ( 1 - s * f )；

c = v * ( 1 - s * (1 - f ) )；

switch(i) {

case 0: R = v; G = c; B = a; break;

case 1: R = b; G = v; B = a; break;

case 2: R = a; G = v; B = c; break;