Свойства ДФО: - обратимость - сохранение энергии

Обратимость

Сохранение

энергии

Расчет излучения точки поверхности через интегрирование по всем исходящим направлениям

(для каждой длины волны здесь учитывается только отражение)

Расчет излучения точки поверхности для дискретного случая

Световые лучи, поверхности объектов и

изображение на экране компьютера

В компьютерной графике при визуализации сцен выделяют

локальные и глобальные модели освещения

Локальные модели освещенности рассчитывают освещенность объектов сцены и не рассматривают процессы светового взаимодействия объектов сцены между собой. Здесь рассматривается свет, поступающий только от первичных источников света, а само взаимодействие ограничивается только однократным отражением света от поверхности. Первичным источником света может быть только сам источник света, но не отражающий объект. Однако даже при современных вычислительных мощностях локальные модели широко используются, т.к. они просты в реализации даже на графических акселераторах и используются для моделирования свойств различных материалов, но не годятся для достижения реалистичности в сложных сценах.

Глобальные модели освещенности. Для того, чтобы корректно учесть взаимодействие между всеми объектами, необходимо использовать системы визуализации(рендеринга), которые могут рассчитывать глобальную освещенность. В этом случае все объекты сцены воспринимаются, как источники света.

Существует уже немалое количество методов, с каждым годом они становятся все более корректными физически, также постоянно улучшается их быстродействие. Их можно подразделить на методы:

использующие трассировку лучей (ray tracing),

фотонные карты (photon mapping),

излучательность (radiosity),

методы Монте-Карло.

Эта классификация в значительной степени условна, потому что многие наработки последних лет совмещают преимущества разных методов

Локальные модели освещенности

Можно упростить расчет модели закрашивания(заполнения) поверхности, ограничив передаваемые свойства материалов:

Диффузное отражение (diffuse) –

модель Ламберта Иоганна Генриха

материалы поверхностей(матовый пластик, дерево и т.п.)

Зеркальное отражение (specular) –

модель отражения Ву Тонг Фонга

материалы поверхностей(зеркало, стекло, металл и т.п.)

блики на поверхности объектов (shininess)

Фоновое освещение или рассеянный свет (ambient)

Модель Ламберта – диффузное отражение

Закон косинусов Ламберта учитывает только идеальное рассеивание света

ДФО всегда постоянна – С\Pi .

где w (i, ) — кривая отражения, представляющая отношение зеркально отраженного света к падающему, n — степень, аппроксимирующая пространственное распределение зеркально отраженного света.

Функция w (i, ) довольно сложна, поэтому ее обычно заменяют константой Ks, которая выбирается либо из эстетических соображений либо определяется экспериментально.

Модель Фонга - пример