Отражение луча от поверхности, Преломление луча на поверхности - Моделирование эффектов
Зеркальное отражение луча от поверхности строится по законам отражения (рис.4) Отражение (физика) // Википедия. [2015--2015]. Дата обновления: 01.05.2015. URL: http://ru. wikipedia. org/?oldid=70525837 (дата обращения: 01.05.2015)..
Рисунок 4
- 1. Отраженный луч находится с той же стороны поверхности, что и направляющий луч, а эти два луча лежат в одной плоскости с вектором нормали N, построенным в точке пересечения прямого луча с поверхностью. 2. Равенство скоростей падающего и отраженного лучей: |V| = |M|. 3. Равенство углов падения и отражения.
Найдем нормальную и тангенциальную составляющие падающего луча:
На основе законов отражения вычислим составляющие и сам вектор отраженного луча:
(1)
Таким образом, алгоритм расчета отражения луча от зеркальной ограниченной поверхности имеет вид:
Шаг 1. Решается задача пересечения луча с ограниченной поверхностью. Если точка отсутствует, то луч проходит мимо поверхности.
Шаг 2. Вычисляется нормаль N к поверхности в точке.
Шаг 3. По (1) находится направляющий вектор M отраженного луча.
Преломление луча на поверхности
Идеальное преломление луча на поверхности раздела двух сред с показателями и (рис.5) строится по следующим законам преломления Преломление // Википедия. [2015--2015]. Дата обновления: 07.03.2015. URL: http://ru. wikipedia. org/?oldid=69070555 (дата обращения: 07.03.2015)..
Рисунок 5
- 1. Преломленный луч находится с другой стороны поверхности, чем падающий луч, а эти два луча лежат в одной плоскости с вектором нормали N, построенным в точке пересечения прямого луча с поверхностью. 2. Скорость распространения луча в каждой среде обратно пропорциональна ее показателю преломления. Отсюда следует соотношение длин векторов
,
Где
-
Относительный коэффициент преломления.
3. Углы падения и преломления удовлетворяют закону Снеллиуса-Декарта.
Вычислим нормальную и тангенциальную составляющие вектора преломленного луча:
Отсюда следует вектор
(2)
Существование преломленного луча в среде с меньшим показателем преломления (например, при переходе из воды в воздух) возможно при положительности подкоренного выражения (2), что совпадает с известным в оптике неравенством Ландсберг Г. С. Оптика. - М.: Наука, 1976. - 928 с.:
(3)
Таким образом, алгоритм преломления луча на ограниченной поверхности раздела сред имеет следующий вид.
Шаг 1. Решается задача пересечения луча с ограниченной поверхностью. Если точка отсутствует, то луч проходит мимо поверхности.
Шаг 2. Вычисляется нормаль N к поверхности в точке.
Шаг 3. Если не выполняется условие (3), то преломленный луч отсутствует.
Шаг 4. По (2) находится направляющий вектор R отраженного луча.
На основе закона обратимости можно строить путь светового луча как в прямом направлении от источника L к объекту и от него в приемник S, так и в обратном - от приемника к объекту и источнику. Каждый из методом трассировки лучей моделирует соответствующий процесс распространения света и имеет свои отличительные черты.
Похожие статьи
-
Пересечение луча с поверхностью - Моделирование эффектов
Алгоритм расчета пересечения луча с ограниченной поверхностью, представленный на рис.1 имеет следующие шаги: Рисунок 1 Шаг 1. Рассчитываются все точки...
-
Метод трассировки лучей - Моделирование эффектов
Основная идея метода заключается в повторении на ЭВМ всех геометрических преобразований, которые бы совершил световой луч на пути источник - объект -...
-
Тень точки q на произвольной поверхности образуется в точке пересечения с ней прямого луча. При дальнем источнике света рекомендуется задавать вектор его...
-
Прямая трассировка лучей - Моделирование эффектов
В данном методе генерируется пучок лучей, выходящих из источника во всевозможных направлениях. На рис.6 показаны варианты распространения лучей в сцене,...
-
Заключение, Список литературы - Моделирование эффектов
В результате проведенной работы были выполнены поставленные задачи, а именно изучены базовые понятия аналитической геометрии, решены базовые задачи в...
-
Лучевые методы построения оптических эффектов - Моделирование эффектов
Для решения задач построения оптических эффектов: тени, отражения и преломления, - применяются методы прямой и обратной трассировки лучей. Отмечают...
-
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...
-
Полуавтоматический метод с моделированием материалов, RSOLP based алгоритм - Моделирование эффектов
Следующий этап улучшения алгоритма - работа со способами моделирования освещения. Характер теней существенно зависит от материалов объекта и плоскости....
-
Image-based Content Creation В работе Lalonde Lalonde J. F. et al. Photo clip art //ACM Transactions on Graphics (TOG). - ACM, 2007. - Т. 26. - №. 3. -...
-
Основные определения Свет -- в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Источник света -- любой объект,...
-
Метрика "индекс структурного сходства" - Моделирование эффектов
Исторически объективные методы оценки качества изображений основывались на простых математических выражениях, таких как среднеквадратичная ошибка или...
-
Сравнение с эталоном - Моделирование эффектов
Фотореалистичность являетя субъективным критерием, поэтому применим метод сравнения полученного изображения с эталоном. За эталон будем брать реальную...
-
Сравнение, Скорость рендеринга - Моделирование эффектов
Для сравнения полученных изображений были выбраны следующие метрики: 1. Скорость рендеринга; 2. Субъективная (экспертная) оценка с использованием...
-
Введение - Моделирование эффектов
Компьютерную графику можно рассматривать как искусство создания реалистичной иллюзии действительного Мира. С другой стороны, методами компьютерного...
-
Полуавтоматический метод - Моделирование эффектов
На данном этапе было принято решение сменить инструмент для создания трехмерной модели объекта. В качестве такого инструмента был выбран itSeez3D....
-
Базовый алгоритм - Моделирование эффектов
В качестве базового был разработан следующий алгоритм. Исходные данные: - фотография сцены с объектом (одна) - фотография сцены без объекта (одна) -...
-
Практическая часть, Постановка задачи, Инструмент рендеринга - Моделирование эффектов
Постановка задачи В качестве практической задачи необходимо разработать следующий алгоритм. Вход: - фотография, в которую будет вставлен синтетический...
-
Rendering Synthetic Objects into Legacy Photographs - Моделирование эффектов
Более подробно остановимся на методе, описанном в работе "Rendering Synthetic Objects into Legacy Photographs" Karsch K. et al. Rendering synthetic...
-
Некоторые ручные Liebowitz D., Criminisi A., Zisserman A. Creating architectural models from images //Computer Graphics Forum. - Blackwell Publishers...
-
При достижении целей внедрения организация получает следующие эффекты: *Обеспечение прозрачности бизнес-процессов; Возможность оперативно отслеживать...
-
Моделирование общего кодека - Кодек каскадного кода Хэмминга
Наша модель будет состоять из 2 кодеков Хэмминга. Структурная схема включает в себя следующие блоки: ? кодер Хэмминга (7, 4); ? кодер Хэмминга...
-
Предлагаемый метод моделирования, Структура системы. - Искусственный интеллект
В каждый момент времени анимат находится в некоторой области, которой соответствует некоторая когнитивная карта. Такая карта называется активной...
-
Моделирование - 3D моделирование
Чтобы моделирование было успешным нужно заранее рассчитать, каким образом наблюдаемые (или воображаемые) объекты окружающего мира можно будет превратить...
-
Моделирование это метод исследования различных явлений и процессов, выработки вариантов решений. Методом моделирования описываются структура объекта...
-
Трассировка лучей и метод фотонных карт - 3D моделирование
Пожалуй, один из самых распространенных методов для построения реалистических изображений является трассировка лучей. При построении изображения луч...
-
Текстурирование - 3D моделирование
В этом этапе мы придаем поверхностям моделей вид реальных материалов. Только тогда модели будут выглядеть как можно максимально реалистично. Они...
-
STORAGEA - устанавливает определенную емкость памяти. Если емкость не определена, то значением по умолчанию является 32767. SAVEVALUE - сохраняет...
-
Моделирование случайных величин
Постановка задачи А) Сгенерировать временной ряд с заданным законом распределения с объемом выборки, равным N=500 (количество реализаций для каждого...
-
Проектирование зданий (компьютерное моделирование)
Введение Запустить Allplan и настроить конфигурацию 1. Выберите в стартовом меню Windows пункт Программы, затем Nemetschek, затем Allplan 2009 и щелкните...
-
ЭВМ обслуживает три терминала по круговому циклическому алгоритму, предоставляя каждому терминалу 30 с. Если в течение этого времени задание...
-
Основные этапы имитационного моделирования - Имитационные модели информационных систем
Как уже отмечалось, имитационное моделирование применяют для исследования сложных экономических систем. Естественно, что и имитационные модели...
-
По Р. Шеннону (Robert E . Shannon - профессор университета в Хантсвилле, штат Алабама, США ), "имитационное моделирование - Есть процесс конструирования...
-
Для реализации устройства управления потребуются: генератор слов, логические элементы (И, ИЛИ, НЕ), счетчики и логический анализатор. Ниже приведены...
-
Абстрактные или нематериальные модели, Мысленные и вербальные модели - 3D моделирование
Мы не можем потрогать абстрактные модели, так как у них нет материального воплощения. Как основу таких моделей мы считаем информацию, такой тип...
-
Основой разработки модели TO BE является процесс "Управление организационно-распорядительной документацией (Приказы/Распоряжения)" AS IS и сформированные...
-
В данном параграфе описывается процесс "Управление ОРД", детальная модель которого представлена в Приложении А. Для наглядной демонстрации была создана...
-
Ярко выраженная полярность систем программного обеспечения САПР, существовавшая долгие годы, предлагала на выбор или мощные дорогостоящие "тяжелые"...
-
- двунаправленная ассоциативность модели и чертежа; управление моделью и поиск элементов с по-мощью дерева конструирования Feature Manager; - возможность...
-
Анимация, Виртуальная студия - 3D моделирование
Трехмерный графика моделирование Анимация -- один из самых сложных этаов трехмерного моделирования. Для трехмерной анимации мы должны иметь широкие...
-
Описание задачи, Моделирование бизнес-операций - Основы технологии программирования
Необходимо разработать клиент-серверную информационную систему для организации. Организация владеет сведениями о станциях грузоотправления,...
Отражение луча от поверхности, Преломление луча на поверхности - Моделирование эффектов