3. Тени и составляющие света

1. Расчет фоновой и зеркальной (с использованием модели освещения Фонга) составляющих отраженного света.

Необходимо реализовать возможность учета фоновой (ambient) и зеркальной (specular) составляющих отраженного света при расчете цвета поверхности

Для выполнения этой задачи в классы CSimpleMaterial и LightSourceImpl были добавленны следующие свойства:

CVector4d m_diffuseIntensity;

CVector4d m_specularIntensity;

CVector4d m_ambientIntensity;

А так же методы, позволяющие изменять и получать значения этих свойств.

В класс SimpleDiffuseShader были добавлены формулы для вычисления составляющих света, взятые из прошлых лабораторных работ:

CVector3d reflectedLight = lightDirection - 2 * Dot(n, lightDirection) * n;

CVector3d eye = -shadeContext.GetRayDirection();

double specularFactor = max(Dot(-reflectedLight, eye), 0.0);

double materialShiness = m_material.GetShiness();

double specularIntensity = pow(specularFactor, materialShiness / 100) * 0.001;

CVector4d specularColor = light.GetDiffuseIntensity() * m_material.GetDiffuseColor() * specularIntensity;

specularColor.w = 1.0;

CVector4d ambientColor = light.GetAmbientIntensity() * m_material.GetAmbientColor() * lightIntensity;

CVector4d diffuseColor = nDotL * light.GetDiffuseIntensity() * m_material.GetDiffuseColor()* lightIntensity;

2. Визуализация теней.

Необходимо реализовать визуализацию трехмерной сцены с учетом теней, отбрасываемых

объектами сцены. Для этого при расчете освещения точки поверхности проверить отсутствие

препятствий на пути света от источника к данной точке.

При выполнении этой задачи был изменен класс SimpleDiffuseShader.

Наличие тени определялось условием, если объект находится за объектом, то для него вычислялась только фоновая составляющая света.

CIntersection bestIntersection;

CSceneObject const * pSceneObject = NULL;

if(scene.GetFirstHit(CRay(point, lightDirection), bestIntersection, &pSceneObject)

&& bestIntersection.GetHit(0).GetHitTime() <= 1)//проверяем, чтобы находилось за объектом

{

shadedColor += (ambientColor);

}

else

shadedColor += (diffuseColor + specularColor + ambientColor);

И класс CheckerShader. В него было внесено подобное изменение, только вместо вычисления фоновой составляющей, объекту придавался черный цвет

if(scene.GetFirstHit(CRay(point, lightDirection), bestIntersection, &pSceneObject)&& bestIntersection.GetHit(0).GetHitTime() <= 1)//проверяем, чтобы находилось за объектом

return CVector4d(0, 0, 0, 1);

3. Визуализация объектов, отражающих свет

В процессе осуществления этой цели был разработан класс CReflectShader

#pragma once

#include "ishader.h"

#include "SimpleMaterial.h"

class CReflectShader :

public IShader

{

public:

CReflectShader(CSimpleMaterial const& material = CSimpleMaterial(), int recLevel = 3);

void SetMaterial(CSimpleMaterial const& material);

/*

Вычисление цвета с объекта

*/

virtual CVector4d Shade(CShadeContext const & shadeContext, int recLevel)const;

private:

CSimpleMaterial m_material;

bool m_dual;

};

Отличительной особенностью данного класса является контроль вложенности рекурсии. В функцию Shade параметром передается максимальное возможное число вложенности. И с каждой итерацией это число декрементируется:

CScene const& scene = shadeContext.GetScene();

// Результирующий цвет

CVector4d shadedColor;

CVector3d point = shadeContext.GetSurfacePoint();

CVector3d normal = shadeContext.GetSurfaceNormal();

CVector3d dir = shadeContext.GetRayDirection();

CVector3d reflectedDir = dir - 2 * Dot(normal, dir) * normal;

if(recLevel > 0)

{

shadedColor = scene.Shade(CRay(point, reflectedDir), recLevel-1);

}

else

shadedColor = CVector4d(0, 0, 0, 1);

Естественно, что зеркало не может отразить весь свет, падающий на него, поэтому в данном шейдере также расчитываются составляющие света, зависящие от материала, и в конце концов, итоговый цвет суммируется.