Создание реалистических изображений

Освещение.

Освещение возможно либо точечным источником света, либо идеальным бесконечноудаленным источником.

Идеальный

∞

+

l n

- 

 - угол между l, который задает направление на источник света и в-ром n (нормаль).

Интенсивность освещенности зависит от величины угла .

(n, l) > | n | ·>| l | · соs 0

I = k · (n, l)

Для неосвещенных сторон углом между l и n будет тупой, либо ---- произв. этих в-ров отрицательное.

Точечный _

n

l1 _

n

l2

l3

_

n

Не освещенные стороны опред. аналогично идеал. источнику. Интенсивность для разных точек различна.

I = k (n, li)

Для опред освещ. пл-ти используются аналогичные правила.

Способы закраски объектов, заданных полигональными сетками.

Полигональная сетка – сов-ть связанных между собой плоских многоугольников.

Способы закраски:

1. однотонная закраска

2. закраска, основанная на интерполяции знач. интенс.

3. Закраска, потр. на осн. интерполяции в-ров нормали.

1. Вычисл. 1 ур-нь интенсивности, который исп. для закраски всего мн-ка.

Предполагается:

- источник света располагается в ∞

(n, l) = соnst

- наблюдатель находится в ∞

(n, ) = соnst

- мн-к представляет собой реальную пов-ть, а не явл. апроксимацией криволин. проекции.

2. Метод Гуро

• вычисляются нормали к пов-ти

• опред. норм. в вершинах путем усредн. нормалей по всем полигон. граням к которым принадлежит вершина.

n1

n2

n3

_ _ _ _

_ n1 + n2 + n3 + n4

n =

4

- используя норм. в верш. и прим. произв. метод закраски вычисляется значение интенсивности в вершинах.

- каждый мн-к закрашивается путем лин. интерполяции, значении интенс. в вершинах сначала вдоль ребер, затем между ребрами вдоль каждой сканир. строки.

у1 I1

Iа Iв строка

уs

у2 I2

у3 I3

уs – у2 у1 – уs

I а = I1 + I2

у1 – у2 у1 – у2

уs – у3 у3 – уs

I в = I1 + I2

у1 – у3 у1 – у3

хв – хр хр – ха

I р = IА + Iв

хв – ха хв – ха

3. Интерполяция векторов нормали (метод Фонга)

Вдоль видимого интервала на сканирующей строке внутри многоугольника используется не интерполяция интенсивности, а интерполяция в-ра нормали. Интерполяция выполняется между нач. конеч. нормалями, которыми сами также являются рез-том интерполяции вдоль ребер многоугольника между нормалями вершин. Нормали в вершине определяются как и в предыдущем методе. Для цветных изображений интерполяция будет выполняться для каждой цветовой компоненты.

Построение теней.

Выбирают не освещенные грани, которые имеют общие ребра с освещенными и проецируются на заданную плоскость.

Прямая и обратная трассировка лучей.

набл.

Прямая трассировка – отслеживание распространения потока частиц от источника до наблюдателя.

Обратная трассировка – отслеживание потока частиц в обратном направлении.

0

0

0

Для каждой точки экрана определяются точки частиц, которые в нее попали. Эти потоки частиц могут пройти только вдоль луча, который проходит через точку наблюдателя и через рассматр. точки на экране.

Возможны варианты:

1. луч попал в источник света, тогда цвет точки будет полностью опред. источник света

2. луч попал в точку лежащую на одном из объектов сцены, необходимо определить откуда пришли лучи в эту точку сцены. В каждом возможном направлении проводится луч

3. луч не попадает ни в источник света, ни в одни объект сцены. В этом случае полностью определяется окружающей средой.

В 1 и 3 случае световая энергия определяется сразу, а во 2 случае требуется выпускание новых лучей.