Обратная трассировка лучей - Моделирование эффектов

Для отсекания лучей, не попавших в приемник, достаточно рассматривать наблюдателя S в качестве источника обратных лучей. В данном методе полагают трассу луча в направлении V от точки S к какой-нибудь точке на поверхности некоторого объекта (рис. 7, а). По вышерассмотренным методикам рассчитываются вторичные, третичные и т. д. лучи.

Рисунок 7

В результате для каждого первичного луча строится дерево трассировки (рис.7, б), ветви которого составляют вторичные лучи. Ветвление трассы заканчивается, когда луч (1) выходит за пределы сцены или (2) встречается с непрозрачным телом, поглощающим свет, или (3) попадает в источник света, или (4) когда его интенсивность падает ниже порога чувствительности, или, наконец, (5) когда число расщеплений первичного луча становится слишком большим для имеющихся машинных ресурсов. В результате прямая световая энергия (цвет и интенсивность), попавшая в приемник из направления V, слагается из энергий терминальных вершин дерева с учетом их потерь при распространении в оптических средах.

Метод обратной трассировки Баяковский Ю. М., Галактионов В. А. О некоторых фундаментальных проблемах компьютерной (машинной) графики //Информационные технологии и вычислительные системы. - 2004. - №. 4. - С. 3-24. фактически аккумулирует все лучи, в действительности приходящие в приемник из определенного направления независимо от их начала. Это позволяет видеть и изображать на экране:

    - Непрозрачные объекты, поглощающие обратные лучи; - Прозрачные объекты, через которые благодаря преломлению наблюдателю видны другие объекты; - Отражения объектов на зеркальных поверхностях, в том числе блики, соответствующие попаданию обратных лучей в источник света; - Тени, образующиеся в точках поверхности, заслоненных от источника другими объектами; - Другие разнообразные оптические эффекты.

Количество обратных лучей, подвергаемых трассировке, ограничено числом точек на поверхностях объектов сцены, видимых их точки S и перебираемых с конечным шагом пространственного квантования, обусловленным разрешением экрана. Благодаря этому объем вычислительных затрат в методе обратной трассировки существенно уменьшается по сравнению с методом прямой трассировки. Возможно разумное комбинирование этих методов трассировки для оптимизации алгоритмов и снижения их трудоемкости.

Очевидно, что трассировка лучей носит характер рекурсивной процедуры, которая будет сама себя вызывать, как только выяснит, что анализируемый луч отражается или преломляется. Большая часть вычислений при реализации методов трассировки приходится на расчет пересечений лучей с поверхностями, в связи, с чем они применяются для изображения оптических эффектов в сценах с небольшим числом объектов.

Похожие статьи




Обратная трассировка лучей - Моделирование эффектов

Предыдущая | Следующая