Загрузка...

Основы метода трассировки лучей и излучательности


Рассмотрим сцену (Рис.1) состоящую из источника света и ряда объектов. Свет, распространяясь от источника по прямым линиям может изменять свое направление. При этом, в зависимости от типа объекта через который проходят лучи, свет может преломиться, уйти внутрь или отразиться. Процесс идет непрерывно, пока часть в конце концов не попадет в глаз наблюдателя, формируя изображение на сетчатке глаза. Если поместить воображаемую плоскость перед глазом, то, проходя через нее, каждый луч пересекает свою точку, оставив соответвующее изображение на ней. Поэтому, для определения построеного образа достаточно проследить ход лучей.
Для описания этого процесса нужно построить на деле строят схематическую модель хода (трассировки) лучей. При попадании луча на границу отслеживают, как их, так и вторичные лучи (порожденные в ходе преломления или отражения). Главная идея метода трассировки лучей заключается в том, что наблюдатель видит любой объект посредством испускаемого неким источником света, который падает на объект, и затем каким-то образом доходящим до наблюдателя. При этом не учитывается характер поверхности объектов, в связи с чем его называют методом грубой силы.
Существует два типа процесса:
1) прямая трассировка лучей (дает возможность получить описание сцены, но требует значительных вычислительных затрат);
2) обратная трассировка лучей (ход лучей от наблюдателя к объекту).
Цвет точки экрана будет определяться долей световой энергии попавшей и покинувшей точку в направлении глаза. Для определения энергии надо определить освещенность точки экрана. Определение освещенности и той части световой энергии, которая уходит и является ключевой задачей метода. Энергия складывается из непосредственной первичной освещенности (энергии получаемой от источников) и вторичный (энергии поступающей от других объектов). Отбрасываемая энергия состоит из той энергии, которая отражается или преломляется в заданном направлении.
Схема трассировки лучей: через каждый пиксел экрана луч трассируется до ближайшего пересечения с объектами сцены. Из точки пересечения выпускаются ко всем источникам света для проверки их видимости и определения непосредственной освещенности точки пересечения. Выпускаются также отраженный и преломленный лучи, которые трассируются, в свою очередь, до ближайшего пересечения с объектами сцены, и так далее. Получается рекурсивный алгоритм трассировки. Критерием остановки процесса обычно используется отсечение по глубине (не более заданного количества уровней рекурсии) и по весу (чем дальше, тем меньше вклад каждого луча в итоговый цвет пиксела, и, как только этот вклад опускается ниже некоторого порога, дальнейшая трассировка прекращается).

Загрузка...