46.Свет. Зеркальное отражение.

Зеркальное отражение:

L – к точечному источнику света;

R – направление отраженного света;

Свойства блика зависят от угла α. Для идеальной поверхности отражение можно увидеть только тогда, когда угол равен α=0, при равенстве угла падения и угла отражения. Для неидеальных отражающих поверхностей интенсивность отраженного света резко падает с ростом α. Фонг предложил модель, что быстрое убывание интенсивности описывалось функцией , диапазонn~1-200 n – зависит от отражающей способности (от вида поверхности). Для идеального отражателя n бесконечно велико.

Зеркально отражаемая доля света W(Q); Q – количество падающего света, которое зеркально отражается в случае реальных материалов, зависит от угла падения Q.

Если инормированы, тоcosα=(*)

Часто в качестве W(Q) служит константа , которая выбирается таким образом, что бы получающиеся результаты были приемлемы с эстетической точки зрения, тогда уравнение можно записать следующим образом:

не зависит от цвета поверхности, а зависит от источника. Если источник света расположен в бесконечности, для заданного многоугольника произведение L*N является константой, так же как и R*V? Принимает различные значения на разных участках поверхности. Для вычисления этих скалярных произведений для каждого пэла сканирующей строки может потребоваться много процессорного времени, поэтому Фонг разработал эффективный метод их пошагового вычисления вдоль сканирующей строки.

Модель Торрэнса-Спэрроу, созданная инженерами светотехниками, представляет собой теоретически обоснованную модель отражающей поверхности в противоположность полученной эмпирически модели Фонга. В это модели предполагается, что поверхность является совокупностью микроскопических граней, каждая из которых – идеальный отражатель. Ориентация любой грани задается функцией распределения вероятностей Гаусса. Геометрические свойства граней, а также направление света (в предположении, что свет исходил от бесконечно удаленного источника и, следовательно, все лучи параллельны) определяют интенсивность и направление зеркального отражения как функции Ip, N, L и V. Эксперименты подтверждают хорошее соответствие между реальным отражением и тем, которое предсказано этой моделью.

47. Закраска полигональной сетки. Полосы Маха. (км)

Существуют три основных способа закраски объектов, заданных полигональными сетками. В порядке возрастания сложности ими являются:

1). Однотонная закраска.

2). Закраска, основанная на интерполяции значений интенсивности.

3). Закраска, построенная на интерполяции векторов нормали.

В каждом из этих случаев может быть использована любая из этих моделей закраски (диффузная или зеркальная) при цветной закраске нужно рассматривать не одно уравнение, а три. При однотонной закраске вычисляется один уровень интенсивности, который используется для закраски всего многоугольника. При этом предполагается что:

1. источник света расположен в бесконечности, поэтому произведение N*L постоянно на всей полигональной грани.

2. наблюдатель находится в бесконечности, поэтому произведение N*V постоянно на всей полигональной грани.

3. Многоугольник представляет реальную моделируемую поверхность, а не является аппроксимацией криволинейной поверхности.

Если какое-либо из первых двух предположений оказывается неприемлемым, можно воспользоваться усредненными значениями L и V, вычисленными, например, в центре многоугольника. Последнее предположение в большинстве случаев не выполняется, но оказывает существенно большее влияние на получаемое изображение, чем два других. Влияние состоит в том, что каждая из видимых полигональных граней аппроксимированной поверхности хорошо отличима от других, поскольку интенсивность каждой из этих граней отличается от интенсивности соседних граней. Различие в окраске соседних граней хорошо заметно вследствие эффекта полос Маха, открытого Махом в 1865 г. Этот эффект является одной из причин слишком резкого перепада интенсивности на всех граничных ребрах, на которых возникает нарушение непрерывности изменения самой величины ин­тенсивности или ее производной.