13.2. Модель освещения.

Световая энергия, падающая на поверхность, может быть:

поглощена (превращаться в тепло);

отражена;

пропущена.

Объект можно увидеть, если он отражает или пропускает свет. Если объект поглощает весь падающий свет, то он невидим и называется абсолютно черным телом. Количество поглощенной, отраженной или пропущенной энергии зависит от длины волны света. Если поглощаются лишь определенные длины волн, то у света, исходящего от объекта, изменяется распределение энергии и объект выглядит цветным. Так, зеленая трава отражает зеленый свет, а остальные поглощает.

Свойства отраженного света зависят от:

вида источника света;

его ориентации;

свойств поверхности.

Свойства объектов

В основу классификации объектов по характеру отражения падающего света положено пространственное распределение отраженного света. Определяющее влияние на характер распределения оказывает структура поверхности объекта.

Существует четыре типа поверхностей:

1. Ортотропные поверхности отражают падающий свет равномерно (диффузно) по всем направлениям (рис. 13.2). Их называют диффузными (ламбертовскими). Эти поверхности доминируют среди естественных и искусственных объектов – пески, рыхлый снег, сухой асфальт, грунт. Отличительная особенность – независимость яркости от положения наблюдателя.

Рис. 13.2 Ортотропные поверхности

2. Зеркальные поверхности отражают падающий свет преимущественно под углом, равным углу падения (рис. 13.3) . К ним относятся чистые стеклянные поверхности, пластики, металлические поверхности, лед, камни сухие, поверхности водных бассейнов. Применительно к реальным объектам термин «зеркальная поверхность» указывает на направленный характер отражения падающего света, но не означает, что отражение происходит в полном соответствии с законами геометрической оптики. Для идеальных зеркальных отражений угол отражения равен углу падения (идеально-отражающие поверхности - зеркало). При этом падающий свет рассеивается в некотором телесном угле.

Рис. 13.3 Зеркальные поверхности

3. Обратно отражающие поверхности отражают свет преимущественно к источнику (рис. 13.4). Их называют изрытыми, антизеркальными, световозвращающими. Такое отражение характерно для сельскохозяйственных культур, лугов и другой растительности.

Рис. 13.4 Обратно отражающие поверхности

4. Смешанное отражение. Для таких поверхностей характерно наличие двух или трех типов отражения (рис. 13.5). В общем случае можно выделить диффузную, зеркальную и обратную составляющие, а индикатриса имеет два максимума. Такое отражение наблюдается у рисовых полей, лугов, покрытых росой и других аналогичных объектов.

Рис. 13.5 Смешанное отражение

С увеличением высоты шероховатостей зеркальная компонента уменьшается и отражение стремится к диффузному. Иногда диффузное отражение преобладает и для объектов с гладкими поверхностями (молочное стекло). В таком случае большая часть падающего света проникает в приповерхностный слой и рассеивается массой мелких неоднородностей (диффузное излучение из внутренних областей объекта).