Свето-теневой анализ. Метод излучательности
Модель излучательности включает освещенность поверхности собственным излучением тела и отраженными лучами, падающими от других тел.
Выполняемые расчеты учитывают только взаимное расположение элементов сцены и не зависят от положения наблюдателя.
Сцена из элементов (участков поверхностей)
Освещенность - количество энергии, излучаемое поверхностью.
Для каждого элемента это количество энергии складывается из собственной энергии и отраженной доли энергии, полученной от других объектов.
для каждой пары элементов с номерами i, j можно определить, какая доля энергии одного попадает на другой .
Пусть - коэффициент отражения энергии элементом. Тогда полная энергия, излучаемая этим элементом, будет определяться уравнением .
Получили систему уравнений, которая
в матричном виде выглядит следующим образом:
где - единичная матрица, и - векторы излучаемой и собственной энергий, а матрица состоит из элементов . Поскольку часть излучения элемента может не попадать ни на один из оставшихся, то
в сочетании с тем, что (отражение не является полным), приводит к тому, что матрица системы имеет так называемое диагональное преобладание, и решение может быть найдено с помощью численных методов
шаги алгоритма изображения сцены :
1.Сцена разбивается на отдельные участки, для каждого из которых определяются значения . 2.Находятся значения для каждой из трех основных компонент цвета. Для выбранной точки наблюдения стоится проекция с удалением невидимых граней и осуществляется закрашивание, использующее значения для задания интенсивности. При этом могут использоваться какие-либо алгоритмы, позволяющие сгладить изображение.
Сложным моментом в модели излучательности является расчет коэффициентов
Построение реалистических изображений. Простая модель освещения
Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет;
Количество поглощенной, отраженной или пропущенной энергии зависит от длины волны света.
Цвет объекта определяется поглощаемыми длинами волн.
Свойства отраженного света зависят от:
строения, направления и формы источника света,
ориентации и свойств поверхности.
Простая модель освещения учитывает только отражение
Эта модель анализирует световые лучи, испускаемые светоизлучающими поверхностями – источниками света, - и их взаимодействие с отражающими поверхностями объектов сцены.
Можно выделить три основных типа взаимодействия света и материала поверхности:
Зеркальное отражение. Поверхности выглядят блестящими, поскольку Хотя небольшая часть энергии и поглощается, остальной свет отражается под одним углом, равным углу падения.
Диффузное отражение. При диффузном отражении падающий свет рассеивается в разных направлениях. Такой тип взаимодействия характерен для равномерно окрашенной поверхности.
Преломление. при этом отражается часть падающего света.
Идеальный точечный источник света (point source) излучает свет одинаково во всех направлениях.