3 Использование света и цвета на практике

3.1 Использование света на практике

Ну что же, теперь, после того, как мы рассмотрели основы света, рассмотрим ряд практических подходов при решении реальных задач.

3.1.1 Допущения и упрощения

Конкретный вариант моделирования света зависит от требований к создаваемому

изображению. Существует целый ряд допущений, которые можно (и, чаще всего, нужно) применить для того, чтобы увеличить скорость просчета модели и вывода на экран.

Точечные источники света. Для упрощения математических расчетов источники света обычно рассматривают в виде точки в пространстве. В подавляющем большинстве случаев это будет не слишком далеко от реальности. Лампочки и фонари на улицах очень малы по сравнению с объектами, которые они освещают. Проблема возникает тогда, когда необходимо изобразить сцену с источником света в виде длинной люминесцентной лампы или сцену, равномерно освещаемую естественным небесным освещением. В этом случае можно применить группу в виде нескольких, более слабых источников - для того, чтобы они могли имитировать один большой.

Многократные отражения. Просчеты эффектов, производимых светом при отражении от одной поверхности на другую, длительны и сложны. Поэтому для больших пространств можно не просчитывать множественные отражения, ввиду того, что разница между однократным и многократным отражением, в космосе, например, совершенно незаметна. Другое дело, если моделируется свет в маленькой комнатке. Здесь эта разница будет более чем заметна, так как объекты, находящиеся в зоне непосредственной тени, будут все равно освещены за счет отраженных лучей от других поверхностей.

Тени. Тени снабжают наблюдателя огромным количеством информации о трехмерной сцене. Объект, отбрасывающий тень значительно более понятен. Тени придают глубину сцене и дают интуитивное представление о местоположении источников света.

Так, например, на изображение слева изображены два шара. Один из них парит над зеленой поверхностью стола, второй лежит на поверхности. Но, глядя на это изображение, не видно, какой из них касается стола, а какой нет. Более того, даже нельзя определить положение этих шаров в пространстве, и даже их размер. На изображении справа все ясно. Красный шар больше синего и находится прямо на столе в удалении. Синий шар висит в воздухе, и он гораздо ближе к нам. А эти два изображения отличаются лишь тем, что на правом присутствуют тени от объектов.

Несмотря на то, что тени могут дать наблюдателю дополнительную информацию о глубине

сцены, их отсутствие иногда может быть незначительной потерей. В зависимости от ситуации

часто возможно сделать внести упрощения в задачу просчета теней. Например, при изображении летящего самолета воспроизведение его тени может быть очень важным для обозначения высоты полета. Но окружающий мир содержит всего один источник света - солнце, а остальные предметы

очень малы и разбросаны. Таким образом, не стоит думать над имитацией теней на самом

самолете и каждом маленьком домике далеко внизу на земле, достаточно спроектировать тень только на плоскость земли.

Статические (неподвижные) тени. Сцены с неподвижными источниками света и объектами имеют статические тени.

Для анимационных изображений имеется возможность заранее просчитать все тени в сцене. А затем использовать эту информацию для быстрой прорисовки этих теней на экране. Хорошим примером подобного подхода являются игры типа па1е. Уровень заранее обсчитывался утилитами просчета освещения, и в реальном времени движок игры уже не тратит драгоценное процессорное время на их создание. Все тени хранятся в виде "карты теней" в самом ф айле уровня и в процессе игры комбинируются с соответствующими текстурами.