计算机图形学作业34-3报告-111172-20171002157-杨杰1

计算机图形学是一门深入研究如何使用计算机生成和处理图形的学科。在这个作业中，主要涉及了几个关键概念：变换、基本图元、透视相机、法向量可视化和散射光照。 1. 变换（Transformations）：变换是图形学中的核心概念，包括平移、旋转、缩放等。在这个作业中，特别提到了仿射变换，这是一种线性变换加上平移的操作，用于改变图形的位置、形状和大小。此外，还提到了光线的逆变换，即将光线参数通过变换矩阵M进行转换，以便在不同的坐标系下计算交点。 2. 基本图元（Primitives）：基本图元是构成复杂图形的基本单元，如点、线段、多边形等。在这个作业中，新增了平面和三角形作为基本图元。平面由法向量和平面向原点的距离定义，而三角形则由三个顶点的坐标构建。 3. 透视相机（Perspective Camera）：透视相机模拟了人眼观察三维世界的视觉效果，使得远离观察者的目标显得更小。它的构建需要光源位置、相机方向、上方向和可视角度。通过这些参数，可以确定视锥内的光线发射范围，并计算出从光源到屏幕像素的射线方向。 4. 法向量可视化：法向量是描述物体表面方向的向量，对于光照计算至关重要。在这个作业中，法向量被用作颜色表示，指向正或负Z方向的法向量显示为蓝色，未定义的法向量区域使用黑色填充。 5. 散射光照（Diffuse Lighting）：这是光线与物体表面交互的基础模型，通过计算光线方向L与法向量N的点积来确定散射光的强度。如果点积大于0，则有光照；否则，没有光照。像素颜色由物体颜色、光源颜色和环境光颜色的组合决定，通过逐元素乘法完成。 6. 图像生成：在生成图像时，考虑了物体材质、环境光、其他光源以及法向量的影响。图像的立体感来自于光照模型的计算，其中向量乘法是对应分量的值相乘。 7. 测试和结果：作业通过处理不同的输入场景文件，生成了不同光照效果的图像，这表明了实现的算法能够正确处理各种场景和光照条件。 这个作业涵盖了计算机图形学中的一些基础和进阶概念，包括几何变换、光照模型和渲染技术。通过实现这些功能，学生可以更好地理解计算机是如何模拟真实世界的视觉效果的。