 | Pobierz cały dokument 50.wat.semestr.iii.grafika.komputerowa.doc Rozmiar 114 KB |
50. METODY MODELOWANIA OŚWIETLENIA:
A) Metoda śledzenia promieni
Pierwszą metodą pozwalającą z zadowalającą dokładnością rozwiązać równanie wizualizacji był algorytm śledzenia promieni opracowany przez Whitteda (1980 r.). Istotę metody stanowi analiza biegu promieni, które mają swój początek w punkcie położenia obserwatora i skierowane są poprzez hipotetyczny ekran w stronę wizualizowanej sceny (Rys.7.6). Śledzone promienie napotykają na swojej drodze obiekty i ulegają odbiciu od ich powierzchni, załamaniu lub absorbcji.
Rys.7.6. Graficzny schemat metody siedzenia promieni
Promienie odbite i załamane, których kierunki wyznaczone są zgodnie z prawami optyki geometrycznej są śledzone rekurencyjnie aż do ich całkowitego stłumienia. Półproste o początku w punkcie położenia obserwatora noszą nazwę promieni pierwotnych i realizują przekształcenie perspektywiczne oraz usuwanie powierzchni niewidocznych. Promienie odbite i załamane, nazywane promieniami wtórnymi, umożliwiają symulację odbić kierunkowych, przezroczystości oraz załamania światła na granicy dwóch ośrodków. Dla każdego punktu przecięcia generowane są dodatkowo promienie testujące cienie w kierunku pierwotnych Źródeł światła. Suma intensywności oświetlenia, obliczana w punktach przeciec na drodze promienia pierwotnego i promieni wtórnych, decyduje o luminacji piksela na ekranie.
Metodę siedzenia promieni zalicza się do klasy algorytmów uzależniających wynik obliczeń od położenia obserwatora. Zaletą tego podejścia jest symulacja oświetlenia tylko w tych obszarach, które wpływają na generowany obraz. Wadą jest konieczność powtarzania wszystkich obliczeń przy zmianie położenia obserwatora.
Ze względu na niezależność obliczeń dla poszczególnych próbek (pikseli) łatwo można zaadaptować algorytm do przetwarzania równoległego. Ta sama cecha może być wykorzystana do krokowego (adaptacyjnego) uaktualniania obrazu w miarę obliczania kolejnych próbek.
Algorytm Siedzenia promieni wiernie symuluje propagacje składowej kierunkowej oświetlenia. Analiza składowej rozproszonej jest natomiast mocno uproszczona. Słabym punktem metody jest pomijanie wzajemnego oświetlania się obiektów światłem od nich odbitym i rozproszony. Pomijany jest także wpływ składowej kierunkowej na oświetlenie powierzchni rozpraszających. Prowadzi to do uproszczeń w generowanych obrazach. Przykładowo, nie występuje efekt oświetlenia obiektów o powierzchniach matowych przez światło odbite w lustrach.
 | Pobierz cały dokument 50.wat.semestr.iii.grafika.komputerowa.doc rozmiar 114 KB |