Własny silnik graficzny. Część I: podstawy śledzenia promieni.

30.11.2010 - Robert Kraus
TrudnośćTrudnośćTrudnośćTrudność

Poznamy teraz różne własności światła i zjawiska związane z podróżowaniem światła po scenie.

Zjawiska lokalne

Światło, które uderza w obiekt może być odbite lub przepuszczone na różne sposoby. Poniżej przykładowe cztery zjawiska jakie mogą wystąpić podczas uderzenia światła w powierchnię obiektu. Zjawiska te są lokalne, gdyż nie zależą od tego czy światło dotarło wprost ze źródła światła, czy po drodze odbiło się od jakiegoś obiektu.

Zjawiska globalne

Na ogół znaczna większość oświetlenia w scenie jest to oświetlenie bezpośrednie, czyli takie, które ze źródła światła dociera do obserwowanego obiektu. Mimo tego, że oświetlenie bezpośrednie jest najbardziej intensywne, to nie jest ono wystarczające do uzyskania realistycznej jakości obrazu. Potrzebne jest też oświetlenie pośrednie odpowiadające za poprawny wygląd materiałów takich jak szkło, skóra, ciecze. Oświetlenie pośrednie to takie, które dociera do obserwowanego obiektu po odbiciu od innego obiektu lub nawet ciągu obiektów. Odpowiedzialne jest za zjawiska globalne, które powstają dzięki temu, że światło zanim dotrze do kamery odbija się pomiędzy wieloma obiektami, załamuje, rozszczepia bądź skupia (czyli ciąg zjawisk lokalnych jest zjawiskiem globalnym).

Ścieżki opisane wzorem $ E S (D|S|T)^+ L $ odpowiadają symulowanie luster. Ścieżki postaci $ E D^+ L $ odpowiadają za barwienie obiektów, dzięki czemu dostrzegamy kolor powierzchni obiektu. Natomiast ścieżka $ E L $ oznacza światło podróżujące ze źródła światła wprost do oka.

Zapoznamy się teraz z pewną notacją służącą do opisu ścieżek światła. Promień może trafić bezpośrednio ze źródła światła do oka, bądź też może przebyć pewną trasę uderzając w różne obiekty na scenie, a w każdym takim punkcie może zostać odbity lub transmitowany. Niech $ E $ oznacza węzeł ścieżki reprezentujący oko, $ L $ oznacza węzeł reprezentujący światło, a $ D $, $ S $, $ T $ oznaczają kolejno odbicie idealnie rozproszone, odbicie idealnie zwierciadlane, idealnie kierunkową transmisję. Niech $ X^* $ oznacza dowolną liczbę wystąpień symbolu $ X $ (w szczególności może być równa zeru). Niech $ X^+ $ oznacza dodatnią liczbę wystąpień symbolu $ X $. Niech $ (X | Y) $ oznacza wystąpienie symbolu $ X $ lub $ Y $. Wtedy wszystkie możliwe ścieżki światła możemy opisać wzorem $  E (D | S | T)^* L  $. Metoda Whitteda, którą się będziemy zajmować obsługuje ścieżki opisane wzorem $  E (S | T)^* D L  $.

Przykład ścieżki ESDDL:

Przykład ścieżki EDDDL:

Długość i rodzaj ścieżek a jakość obrazu.

Przyjrzyjmy się kilku ilustracjom pokazującym jaki wpływ na to co widać na obrazie ma rodzaj ścieżek światła jakie potrafimy obliczać.

Wyłącznie ścieżki typu EDL:

Ścieżki typów EDL + ESDL:

Ścieżki typów EDL + ESDL + ETTDL:

Ścieżki typów EDL + ESDL + ETTDL + ESTTDL:

5
Twoja ocena: Brak Ocena: 5 (5 ocen)

Copyright © 2008-2010 Wrocławski Portal Informatyczny

design: rafalpolito.com