图形学——颜色与网格

这次介绍图形学的一些基本的东西,几种颜色空间以及三角网格模型。

色彩

色彩是非常重要的。最常见的颜色空间为RGB通道(红绿蓝),这3种颜色是符合人眼视锥细胞等等原理的。不过RGB的缺点是无法表示所有的颜色。RGB是加色系统,白色是3通道都到最大值,黑色是3通道都为0值。

CYM(CYMK,K专用来表示黑色)是减色系统(青,品红和黄),三色都为最大值得到黑色,三色都为0值为最小值,主要用于印刷业。

HSV为色彩,饱和度,亮度三个指标,修图的人经常会用到。它最大的好处是更容易让人理解。

CIE-XYZ色彩空间可以表示所有的可见颜色。

我们最常用的还是RGB。

三角网格

三角网格(mesh)是表示三维模型的方法,大家肯定也经常听到。三角网格由顶点集合和面片集合组成。

顶点:\(V={v_1,v_2,…,v_n}\)

面片:\(F={f_1,f_2,…,f_m}\)

其中面片是由3个顶点组成的三角形:\(f_1 = {v_a,v_b,v_c},v_a,v_b,v_c \in V\)

我们可以根据3个顶点坐标求出每个面片的法向量。法向量有两个方向,一般选取朝外的。连续可定向的三角网格整体,相邻三角面片一般要具备一致的法向量朝向。

除了面片法向量还有顶点法向量。顶点法向量通过周围的所有面片法向量加权叠加得到,有多种加权方法:

  1. 算术平均
  2. 面积加权平均
  3. 角度加权平均

网格模型的简单绘制,对于顶点有各个颜色值。而面片上各个点的颜色值通过顶点颜色值插值得到。同时加上光照模型,可以得到阴影反射等效果。这就是下一篇要介绍的光照模型。