用C语言设计实体光照模型-课程设计报告.doc

《实体光照模型》课程设计是计算机科学领域中关于真实感图形渲染的一个重要实践项目，它涉及到光照模型的理论和实际编程实现。在这个项目中，学生需要使用C语言来设计一个能够模拟光照效果的程序，特别是对于长方体的光照表现。 在需求分析阶段，目标是创建一个基于C语言的实体光照模型，该模型需包含一个点光源，并考虑环境光和点光源产生的漫反射光。使用FLAT明暗处理方法，以平行投影的方式展示长方体在光照下的外观。这要求学生理解光的基本概念，如光源类型、光的反射以及明暗处理方式。 总体设计部分，首先需要理解图形的构成，包括光照模型的效果图、表面模型、可见面判断、背光性判断以及可见面的光照计算。这涉及到几何变换、光照计算以及图形的渲染算法。 详细设计中，首先讲解了光照模型的原理，即如何根据光学定律模拟光照明过程。本地光照模型和全局光照模型是其中的关键概念，前者关注单个表面的光照，后者考虑整个场景的相互影响。为了实现这个模型，需要定义和操作三维数据结构，如三维齐次坐标和面的结构，同时进行旋转和平行投影等几何变换。 具体实现时，要定义顶点表和面表，以便表示长方体并进行旋转。通过计算每个面的外法向量和可见性，可以判断面是否朝向光源。对于可见面，需要计算环境光和点光源的漫反射分量，这涉及到光强的计算和角度的比较。环境光模型假设物体即使不受直射光也能有亮度，而漫反射光则考虑光被物体吸收后再反射的过程。 在结构定义上，使用了`Vector3D`表示三维向量，`tagHOMOCOORD`表示三维齐次坐标，`tagPLANE`表示面的结构，包括顶点索引、法向量、中心点、漫反射光强和相关参数，以及`tagMYPOINT`表示点的坐标。这些结构是实现光照模型的基础。 这个课程设计涵盖了计算机图形学中的多个核心概念，包括光照模型、几何变换、图形渲染和数据结构的设计。通过这个项目，学生不仅能够深入理解真实感图形的理论，还能锻炼编程实现复杂图形算法的能力。