在计算机图形学中，真实感图形显示技术是综合利用数学、物理学、计算机科学和其他科学知识在计算机图形设备上生成像彩色照片那样的具有真实感的图形，它是计算机图形学的重要组成部分。随着计算机图形学和计算机技术的发展，真实感图形显示技术也已成为一门相对独立的学科，在计算机辅助、多媒体教育、虚拟现实系统、科学计算可视化、动画制作、电影特技模拟、计算机游戏等许多方面真实感图形学都发挥了重要的作用。

在真实感图形显示过程中，首先要求在计算机中建立出所需场景的几何模型，即用一定的数学方法建立所需三维场景的几何描述；然后把几何模型经过一定变换转化为二维平面透视投影图；接着确定三维场景中所有可见面运用隐藏面消隐算法将视域外或被遮挡住的不可见面消去；最后是根据设定的光照条件，用光照模型计算出可见景物表面的光亮度大小和颜色分量，由此确定出投影画面上每一像素的颜色值。通过以上过程最终得到的图形应使观察者能感到有身临其境，如见其物的视觉效果。

在现实场景中，当光线照射到某物体表面时，光线可能被其吸收、反射和透射。被物体吸收的部分会转化为热，而反射和透射的光将进入人的视觉系统，使我们能看见物体。在计算机图形学中为模拟这一现象，就需要建立一些数学模型来替代复杂的物理现象，这些模型就称为光照模型（或明暗效应模型）。计算机图形学中光照模型通常又分为简单光照模型和整体光照模型。简单光照模型（亦称局部光照模型）通常假定物体表面是光滑的且是由理想材料构成的，因此只考虑光源照射在物体表面产生的反射光，所生成的图形可以模拟出不透明物体表面的明暗过渡，具有一定的真实感效果，而整体光照模型除了考虑上述因素外，还要考虑周围环境的光对物体表面的影响。如光亮平滑的物体表面会将环境中其他物体映像在表面上，而通过透明物体也可看到其后的环境景象。整体光照模型能模拟出像镜面映像、透明等比较精致的光照效果。在光照模型中，通常采用一个既能表示光能大小又能表示其颜色组成的物理量即光亮度（ Luminance）或光强（ Intensity of Light）来描述物体表面朝某方向辐射光能的颜色采用这个物理量可以正确描述光在物体表面的反射、透射和吸收现象，因而可以正确计算出物体表面在空间给定方向上的光能颜色。

为使建立的三维模型更能贴近现实场景中的物体，采用简单的颜色变换和光照模型已经无能为力，这时就需要使用纹理映射技术。纹理是指物体的表面细节，现实世界中大多数物体的表面均具有纹理。在计算机图形学中将物体的纹理分为两种：一种是颜色纹理，如墙面上的贴纸；另一种是几何纹理，如橘子的褶皱表皮。颜色纹理取决于物体表面的光学性质，而几何纹理则与物体表面的微观几何形状有关。在计算机绘图中，物体的纹理通常使用所谓的纹理映射（Texture Mapping）技术来实现，这种技术把纹理空间中的纹理像素映射到屏幕空间的图形上，即把已有的平面花纹图案映射到物体表面上，在使用光照模型时还要将这些花纹的颜色考虑进去。

内容来源：苗志宏 《虚拟现实技术基础与应用》