Читайте также:
|
Для описания энергетических и цветовых параметров сцены используются различные методы закраски, которые решают задачу определения интенсивности света или цветовых компонент в некоторой произвольной точке поверхности объекта по известным интенсивностям в заданных точках поверхности. В системах синтеза с полигональной аппроксимацией поверхностей используются следующие методы закраски.
Постоянная закраска, при которой каждая точка грани имеет постоянную интенсивность, рассчитанную заранее. Считается, что такая закраска допустима только для простейших систем.
В закраске Гуро [12] интенсивность в вершинах полигональной аппроксимации рассчитывается по нормали, полученной усреднением нормалей к граням, содержащим эту вершину, с учетом некоторой модели освещенности. Интенсивность внутренних точек грани вычисляется с помощью линейной интерполяции вдоль каждого ребра и вдоль каждой сканирующей строки.
Считается, что лучшие результаты дает модель Фонга, хотя она более трудоемка. Но определяющими факторами, являются, во-первых, принятая модель освещенности и, во вторых, размеры закрашиваемых поверхностей. Закраска Фонга [12] предполагает усреднение направляющих векторов вершин грани для каждой точки и расчет освещенности в точке по усредненному направляющему вектору и некоторой модели освещенности. Первая модель освещенности, предложенная Фонгом [12], учитывала отражение рассеянного света, а также диффузное и зеркальное отражения точечных источников света. Наиболее общей из используемых моделей является модель Холла [12], решающая задачу расчета уровня освещенности. Модель разделяет свет, падающий на тело, на два класса: прямой свет - непосредственно падающий от источников света, и косвенное освещение - свет, поступающий от других тел. Свет "перерабатывается" следующими способами: зеркальное преломление, зеркальное отражение, диффузное преломление, диффузное отражение. В общем случае расчет интенсивности ЭИ требует интегрирования по длине волны (по всему диапазону для формирования монохромного изображения, или по трем поддиапазонам для формирования цветного изображения), по поверхности объекта (для учета диффузных составляющих) и по пути луча (для учета рассеяния). Максимально полно модель освещенности Холла может быть учтена в методе трассировки лучей, где для каждого ЭИ, во-первых, прослеживается траектория луча, проходящего через заданный ЭИ с учетом "размножения" при отражении от объектов сцены и преломлении на границах раздела сред, и, во-вторых, рассчитывается интенсивность ЭИ в соответствии с характеристиками поверхностей и сред, через которые прошел луч.
Метод излучательности основывается на предположении диффузного отражения света, что позволяет предварительно, на этапе препроцессирования, рассчитать энергетические параметры поверхностей отображаемых объектов и тем самым исключить этап расчета параметров освещенности из рабочей стадии и объединить этапы геометрических преобразований, расслоения/растрирования и удаления невидимых элементов.
Метод излучательности состоит из четырех вычислительных шагов:
n разбиение поверхностей объектов синтезируемой сцены на плоские участки;
n расчет формфакторов для каждой пары участков;
n решение системы энергетического баланса и распределение интенсивностей по узлам аппроксимации;
n отрисовка - определение для каждого пикселя экрана точки пересечения луча с конкретным участком и расчет интенсивности для данной точки.
При этом первые три шага могут быть выполнены на стадии препроцессирования и только последний - на рабочей стадии.
Метод естественно распространяется на цветные изображения путем трехкратного решения системы энергетического баланса для плотности излучения каждой цветовой компоненты. Метод излучательности позволяет синтезировать изображения, приближающиеся по качеству к фотографическим, при этом правильно воспроизводятся распределенные источники света, распределенные тени, перенос цвета между близкими поверхностями. С точки зрения построения МГС основное преимущество метода излучательности по сравнению с остальными подходами заключается в том, что рассчитанные на первых трех этапах значения интенсивностей не зависят от точки и направления визирования и, следовательно, этап отрисовки может выполняться независимо и многократно для каждого требуемого положения наблюдателя.
К недостаткам фотометрического характера метода излучательности относят невозможность учета зеркального отражения, так он основан на диффузном распространении излучения.
В связи с этим метод излучательности является перспективным для построения синтезирующих МГС с высокой степенью реалистичности генерируемых изображений.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 64 | Нарушение авторских прав