Din cartea lui Jeff Prousis
Metodele de pictură, discutate în capitolul precedent, au mărit semnificativ realismul imaginilor generate de un computer, dar încă departe de realizarea fotorealismului. Obiectele reale aruncă umbre atunci când sunt iluminate cu lumină puternică și multe obiecte reflectă lumina care cade pe ele. Un fascicul reflectat, la rândul său, poate ilumina alte obiecte sau alte suprafețe ale aceluiași obiect. Și unele corpuri omit complet sau complet o parte a luminii incidente, care poate lumina din nou alte obiecte. Oamenii de știință folosesc astfel de termeni pentru a descrie aceste procese: scăderea umbrelor, reflexia și trecerea. Programul de adaptare ar trebui să ia în considerare aceste fenomene, dacă este necesar să se obțină imagini fotorealiste.
Interacțiunea dintre aceste fenomene este foarte dificilă. O suprafață separată a scenei poate fi iluminată de mai multe surse diferite. Din fericire, există metode care permit unui calculator să ia în considerare toate aceste forme de iluminare. Cele mai bune dintre ele - metoda ray tracing, care a fost prima conceput ca un mijloc pentru îndepărtarea suprafețelor ascunse, iar mai târziu sa extins, astfel încât a luat în considerare efectele umbririlor, de reflecție și de transmitere a luminii. ray metoda de urmărire - nu cea mai recentă realizare în prezentarea de imagini foto-realiste (el, de asemenea, are neajunsurile sale și este adesea combinat cu alte metode pentru a obține chiar mai bune imagini tridimensionale), dar este destul de aproape de faptul că pentru a produce imagini uimitoare care calitatea de aproape fotografii. Cea mai mare problemă cu această metodă este că este foarte lentă. Chiar și un supercomputer poate necesita ore de operare pentru a filma o scenă complexă de la început până la sfârșit. Aceeași operațiune poate necesita zile de funcționare a unui computer personal normal.
Metoda de urmărire a razei este complexă din punct de vedere matematic, dar simplă în concept. Ceea ce face într-adevăr un computer este să monitorizeze razele de lumină care vin de la sursă la ochi. Atunci când grinzile sunt produse ca și în cazul în care de la ochi la sursă în loc să meargă de la sursa la ochi, este numit backtracking (spre deosebire de prima - linie). Reperarea de contacte este mai eficientă, deoarece garantează faptul că numărul de raze ajunge la ochi, va fi exact la fel ca și numărul de pixeli din imagine. Pentru a prezenta acest proces, consideră că ecranul monitorului - este o fereastră prin care se poate vedea un model tridimensional, trase de computer. linii imaginare numite raze, a avut loc de la ochi prin fiecare pixel al ecranului și proiectat pe modelul. De fiecare dată când fasciculul traversează o suprafață într-un punct, din acest punct razele suplimentare sunt emise. Dacă suprafața este reflectorizantă, se generează o rază reflectată. În cazul în care suprafața transmite fasciculul de lumină este generată pierdut, și ia în considerare faptul că fasciculul își schimbă direcția atunci când trece de la un mediu la altul. Acest fenomen se numește refracție a luminii. Unele suprafețe atât reflectă și trec razele sunt emise și apoi ambele tipuri de raze. Căile acestor grinzi sunt monitorizate pe parcursul a modelului, iar în cazul în care razele se intersectează altă suprafață, apoi din nou, radiind. La fiecare punct unde fasciculul intersectează suprafața, fasciculul este trasată din punctul de intersecție umbre la fiecare sursă de lumină. Dacă raza intersectează o altă suprafață înainte de a ajunge la sursa de lumină, pe suprafața din care a fost trimis fasciculul, umbra cade pe suprafata, blocarea luminii. Matematic, aceste raze, împreună cu datele referitoare la caracteristicile fizice ale modelului obiect (culoare, transparenta, reflectivitatea, etc.) permite computerului pentru a determina culoarea și intensitatea pentru fiecare punct de imagine.
Unul dintre dezavantajele metodei convenționale de urmărire a razei este că suprafețele în cauză nu au o textură ca obiecte reale. Sunt netede - uneori prea netede. Pentru a compensa acest lucru, programe de urmărire a razelor folosi maparea texturii și bump-mapping, în scopul de a rugozități pe suprafața modelului. Folosind o cartografiere textura, se obtine o imagine in care suprafata obtine o textura - lemn sau marmura, de exemplu. Aceste metode beneficiază de faptul că urme, ca și alte metode de umplere, utilizează normele în calculele sale. Coordonarea ciocnirilor perturbează suprafața obiectului conform unui anumit tipar, transformând o suprafață netedă astfel încât să pară aspră și neuniformă.
Pentru a vă ajuta să vizualizați modul în care metoda ray tracing, următoarea imagine poate fi urmărită calea fasciculului separat de ochiul observatorului printr-un punct de pe ecran și calea fasciculului pe care le generează.
Cum funcționează rachetarea?
1. În cazul în care urmărirea inversă razelor de lumină care afectează pixelii de pe ecran, computerul emite o rază de imaginar ochiul privitorului prin pixel și urmăriți-l până ce a traversat obiectul.
2. O rază reflectată emite de la primul punct al intersecției razei cu sfera. Suprafața este opacă, așa că nu tragem raze refractare. Raza umbrei semnifică calea de la punctul de intersecție la sursa de lumină. Deoarece această rază nu intersectează o altă suprafață opacă, sursa de lumină afectează direct intensitatea iluminării la un moment dat.
3. Raza reflectata traverseaza un alt obiect, de data aceasta o sfera translucida care reflecta si transmite lumina. Reflectate și reflectate razele sunt emise împreună cu o rază de umbra care merge la sursa de lumină. Observați modul în care fasciculul ratat își schimbă direcția înainte și după intrarea în sferă, în funcție de efectul de refracție.
4. În acest moment, punctul în care se intersectează raza sferei, nu vor fi iluminate direct de la sursa, deoarece calea razei umbra de blocare suprafață opacă. Dacă scena conținea mai multe surse de lumină, atunci razele umbroase ar fi trebuit lansate în fiecare dintre ele.
5. Efectul tuturor razelor generate în mod explicit sau implicit prin fascilelelor și rezultatul însumate determină RGB valoarea punctului.
6. Această scenă, obținută prin trasarea razei, a fost creată timp de 30 de minute pe un calculator 50 MHz -486 DX, folosind programul cunoscut Polaray. Sfera din stânga în prim-plan are o suprafață oglindă. Sfera din centru are o suprafață opacă netedă, iar sfera din dreapta este complet sticlosă. Acordați atenție mai multor reflecții primite, imaginii refractate a sferei de aur din sticlă și umbrele primite de la cele două surse de lumină. Rețineți, de asemenea, că am obținut imaginea în proiecție în perspectivă și cu suprafețele invizibile eliminate. Acestea sunt rezultatele naturale ale procesului de urmărire și aceste probleme nu necesită o atenție deosebită.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: