С рассеянным, диффузным и зеркальным с рассеянным и диффузным с рассеянным светом Без освещения
Рис. 13.11
Специальные модели
Для исследования общих закономерностей отражения поверхностей сложной структуры используют специальные модели:
Модель Торрэнса-Спэрроу (фацентная модель).
Поверхность представляется в виде совокупности случайно ориентированных микроскопических зеркальных граней. Отражение от каждой микрограни определяется по формуле, затем методами геометрической оптики учитывается затенение микрограней соседними и маскирование части зеркально отраженного света соседними микрогранями. Эта модель позволяет в аналитической форме учесть длину волны и угол падения лучей.
2) Модель слоистая используется для растительности, покрытой листвой. Каждый слой образован отдельными, в общем случае не перекрывающимися площадками определенных форм и размеров и обладающими ортотропным отражением. Отражение определяется затенением отражающих площадок нижних слоев вышележащими. Получить аналитическое решение такой модели сложно, обычно используют метод Монте-Карло. Результаты моделирования показывают, что поверхности такой структуры обладают обратным отражением.
Модели, основанные на статистическом описании структуры отражающих поверхностей, сложны. Это очень ограничивает их применение в машинной графике. Обычно используют приближенные модели. Полагают, что форма индикатрисы отражения не зависит от длины волны.
Получение теней.
Изображение с построенными тенями выглядит гораздо реалистичнее, и, кроме того, тени очень важны для моделирования. Например, особо интересующий нас участок может оказаться невидимым из-за того, что он попадает в тень. А в строительстве, при разработке космических аппаратов тени влияют на расчет падающей солнечной энергии, обогрев и кондиционирование воздуха. Если положение наблюдателя и источника света совпадают, то теней не видно, но они появляются, когда наблюдатель перемещается в любую другую точку. Тень стоит из 2-ух частей: полутени и полной тени. Полная тень – центральная, темная, резко очерченная часть, а полутень – окружающая ее более светлая часть. Распределенные источники света создают как тень, так и полутень: в полной тени свет вообще отсутствует, а полутень освещается частью распределенного источника.
Точечные источники создают только полную тень. Из-за больших вычислительных затрат рассматривается только полная тень, образуемая точечным источником света.
Легче всего, когда источник находится в бесконечности, тогда тени определяются с помощью ортогонального проецирования. Если источник расположен на конечном расстоянии, то используется перспективная проекция.
Рассмотрим рисунок. В этом случае тени образуются двояко:
собственно тень на объекте;
проекционная тень.
Собственная тень получается тогда, когда сам объект препятствует попаданию света на некоторые его грани. Алгоритм затенения в этом случае идентичен алгоритму удаления скрытых поверхностей. В алгоритме удаления скрытых поверхностей определяются поверхности, которые можно увидеть из точки зрения, а в алгоритме затенения – поверхности, которые можно “увидеть” из источника света. Поверхности, видимые из источника света и из точки зрения, не лежат в тени. Поверхности, видимые из точки зрения, но невидимые из источника света, находятся в тени. Поэтому удобно использовать 1 алгоритм, последовательно применяя его к точке зрения и к каждому из точечных источников света.
Е
сли
один объект препятствует попаданию
света на другой, то получается проекционной
тень (горизонтальная плоскость на
рис.). Чтобы найти такие тени, надо
построить проекции граней на сцену.
Центр проекции – в источнике света.
Т.о. находятся теневые многоугольники
для всех граней и заносятся в структуру
данных. Чтобы не вносить в нее слишком
много многоугольников, можно проецировать
контур каждого объекта, а не отдельные
грани.
Для создания различных видов из разных точек зрения не надо вычислять тени заново, т.к. они зависят только от положения источника
Рис. 13.14 света и не зависят от положения наблюдателя.