Глобальное освещение

Однако алгоритмы локального освещения не позволяют получать корректные итоговые изображения, т. к. не учитывают более сложные взаимодействия поверхностей и освещения сцены. Вот только некоторые из них:

поверхности могут блокировать часть падающего на них света и отбрасывать тени на другие поверхности;

в блестящих поверхностях могут присутствовать отражения других объектов;

на поверхностях могут возникать рефлексы;

прозрачные поверхности позволяют видеть объекты, находящиеся за ними.

Алгоритмы просчета глобального освещения при визуализации корректно учитывают прохождение света между поверхностями, что решает поставленные проблемы. Чаще всего используются два таких алгоритма:

трассирование лучей (ray tracing);

излучательность (radiosity).

Алгоритм трассирования лучей отслеживает в обратном направлении (backward) прохождение лучей света от глаза наблюдателя через каждый пиксел итогового изображения к поверхностям визуализируемых объектов. В случае пересечения трассируемого луча с поверхностью происходит одна из следующих ситуаций.

Если поверхность не зеркальная и не прозрачная, за ней образуется тень. Цвет самой поверхности в точке пересечения вычисляется с учетом характеристик источников освещения.

Для зеркальных поверхностей делается оценка дальнейшего прохождения отраженного света (reflected light).

Для прозрачных — пропущенного света (transmitted light).

В последних двух случаях оценка дальнейшего прохождения луча повторяется при последующих пересечениях с поверхностями, но не более определенного количества раз (итераций).

Алгоритм обратного трассирования лучей является очень мощным и гибким. Он позволяет аккуратно просчитывать такие характеристики глобального освещения, как тени, зеркальные отражения, преломления света в прозрачных материалах.

Однако он имеет два существенных недостатка:

высокая сложность и, как следствие, малая скорость вычислений;

подмена просчитанного непрямого освещения (indirect lighting) на "абстрактный" окружающий свет (ambient light), что приводит, например, к отсутствию рефлексов на поверхностях.

Содержание Назад Вперед