Основные направления реалистического представления сцен компьютерной графики определяются как:
- синтез реалистичных изображений,
- реалистическое оживление синтезированных объектов (анимация).
При создании электронных графических моделей необходимо решить ряд проблем необходимых для формирования у пользователей адекватного представления у самой модели и объекте реального мира, который эта модель представляет, к этим проблемам можно отнести:
-
Сложность геометрии объектов реального мира и виртуального мира
-
Сложность геометрии сообщений между объектами реального мира и виртуальной моделью
-
Сложность описания динамики
-
Сложность описания способов освещения и текстур поверхности объектов реального мира и виртуального
-
Сложность описания виртуальной окружающей среды
Алгоритмы подобные данному называются алгоритмами прямой трассировки лучей.
.png)
Алгоритм трассировки (обратной) лучей работает в несколько базовых итераций:
1) В рассмотрение принимаются только точечные источники света; все остальные исключаются.
2) Освещенность любого объекта считается состоящей из 4-х основных составляющих:
Б)Диффузное отражение(много лучей отражения)
В) Идеальное преломление.
Г) Диффузное преломление (преломление распадается на несколько лучей).
3)Освещенность объекта может быть посчитана как сумма первичной освещенности(свет приходит от источника света и по зеркальному отражению) и вторичной освещенности(свет приходит от преломленных лучей).
4) Из вышесказанного следует, что в общем случае от картинной плоскости( от глаза наблюдателя) нужно оттрассировать 3 группы лучей: на все видимые источники света, на объекты зеркально отражающие свет, и объекты, преломляющие свет.
5) Для упрощения поиска точек пересечения лучей и сложных объектов, каждый объект условно помещается в элементарную 3D фигуру(сферу или параллелепипед). Поиск точек облегчается.
Формула расчета освещенности в методе трассировки лучей.
Процесс нахождения точек пересечения отраженных и преломленных лучей, идущих от источников света, с объектами сцены является достаточно сложным процессом.
В связи с этим каждый сколь угодно геометрически сложный объект сцены помещается в условно простое геометрическое тело(шар или параллелепипед). Точки пересечения лучей с такими объектами ищутся достаточно просто, качество реализации алгоритма снижается – достаточно сложно смоделировать мягкий переход эффектов преломления и отражения от одной грани к другой.
Метод излучательности.
Метод обеспечивает вычисление глобальной (общей ) освещенности сцены вне зависимости от местоположения наблюдателя или точки зрения на сцену.
В основе метода лежит закон сохранения энергии в замкнутой системе, в соответствии с которым все объекты разбиваются на отдельные фрагменты и для каждого строится уравнение баланса энергии.
