在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，真實(shí)感圖形顯示技術(shù)是綜合利用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和其他科學(xué)知識在計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備上生成像彩色照片那樣的具有真實(shí)感的圖形，它是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重要組成部分。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，真實(shí)感圖形顯示技術(shù)也已成為一門相對獨(dú)立的學(xué)科，在計(jì)算機(jī)輔助、多媒體教育、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、科學(xué)計(jì)算可視化、動畫制作、電影特技模擬、計(jì)算機(jī)游戲等許多方面真實(shí)感圖形學(xué)都發(fā)揮了重要的作用。
在真實(shí)感圖形顯示過程中，首先要求在計(jì)算機(jī)中建立出所需場景的幾何模型，即用一定的數(shù)學(xué)方法建立所需三維場景的幾何描述；然后把幾何模型經(jīng)過一定變換轉(zhuǎn)化為二維平面透視投影圖；接著確定三維場景中所有可見面運(yùn)用隱藏面消隱算法將視域外或被遮擋住的不可見面消去；最后是根據(jù)設(shè)定的光照條件，用光照模型計(jì)算出可見景物表面的光亮度大小和顏色分量，由此確定出投影畫面上每一像素的顏色值。通過以上過程最終得到的圖形應(yīng)使觀察者能感到有身臨其境，如見其物的視覺效果。
在現(xiàn)實(shí)場景中，當(dāng)光線照射到某物體表面時，光線可能被其吸收、反射和透射。被物體吸收的部分會轉(zhuǎn)化為熱，而反射和透射的光將進(jìn)入人的視覺系統(tǒng)，使我們能看見物體。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中為模擬這一現(xiàn)象，就需要建立一些數(shù)學(xué)模型來替代復(fù)雜的物理現(xiàn)象，這些模型就稱為光照模型（或明暗效應(yīng)模型）。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中光照模型通常又分為簡單光照模型和整體光照模型。簡單光照模型（亦稱局部光照模型）通常假定物體表面是光滑的且是由理想材料構(gòu)成的，因此只考慮光源照射在物體表面產(chǎn)生的反射光，所生成的圖形可以模擬出不透明物體表面的明暗過渡，具有一定的真實(shí)感效果，而整體光照模型除了考慮上述因素外，還要考慮周圍環(huán)境的光對物體表面的影響。如光亮平滑的物體表面會將環(huán)境中其他物體映像在表面上，而通過透明物體也可看到其后的環(huán)境景象。整體光照模型能模擬出像鏡面映像、透明等比較精致的光照效果。在光照模型中，通常采用一個既能表示光能大小又能表示其顏色組成的物理量即光亮度（ Luminance）或光強(qiáng)（ Intensity of Light）來描述物體表面朝某方向輻射光能的顏色采用這個物理量可以正確描述光在物體表面的反射、透射和吸收現(xiàn)象，因而可以正確計(jì)算出物體表面在空間給定方向上的光能顏色。
為使建立的三維模型更能貼近現(xiàn)實(shí)場景中的物體，采用簡單的顏色變換和光照模型已經(jīng)無能為力，這時就需要使用紋理映射技術(shù)。紋理是指物體的表面細(xì)節(jié)，現(xiàn)實(shí)世界中大多數(shù)物體的表面均具有紋理。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中將物體的紋理分為兩種：一種是顏色紋理，如墻面上的貼紙；另一種是幾何紋理，如橘子的褶皺表皮。顏色紋理取決于物體表面的光學(xué)性質(zhì)，而幾何紋理則與物體表面的微觀幾何形狀有關(guān)。在計(jì)算機(jī)繪圖中，物體的紋理通常使用所謂的紋理映射（Texture Mapping）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這種技術(shù)把紋理空間中的紋理像素映射到屏幕空間的圖形上，即把已有的平面花紋圖案映射到物體表面上，在使用光照模型時還要將這些花紋的顏色考慮進(jìn)去。
內(nèi)容來源：苗志宏 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用》
