Огляд сучасних відеосистем для РС, Детальна інформація

Представте, що у вас є ідеальне джерело світла. Таке джерело не має обсягу і розмірів, а існує у виді крапки в просторі. Його можна включити і виключити, і це переключення відбувається миттєво, без утрат часу на перехідні процеси[2]. Це саме те джерело світла, з яким можливо працювати усередині віртуального світу комп'ютера. У реальному світі такі джерела неможливі. Надалі ми також побачимо, що і реальні джерела, у свою чергу, дуже складно створити у віртуальному світі.

А тепер представимо, що ми включили джерело на дуже короткий час, коротке настільки, наскільки можна собі представити. У цей момент світло починає поширюватися в різні сторони від джерела, утворити сферу. Представимо, що ми розглядаємо невеликий фрагмент цієї сфери.

У міру того, як промені світла усе більше і більше віддаляються від джерела, розмір сфери росте, відповідно, росте і розмір досліджуваного нами фрагмента. Яскравість цього фрагмента прямо пропорційна щільності фотонів, що містяться в ньому.

Зрозуміло, якщо розмір фрагмента росте, а кількість фотонів залишається незмінним, то щільність фотонів у ньому зменшується.

Площа поверхні сфери прямо пропорційна квадрату її радіуса. Таким чином, яскравість маленького фрагмента буде назад пропорційна квадрату відстані від джерела світла.

де:

Brightness - величина, що визначає яскравість (інтенсивність) світла в крапці віддаленої від джерела світла на відстані r;

k - деяка константа, що визначає яскравість (інтенсивність) самого джерела світла.

Це і є закон зворотної пропорційності квадрату відстані. Цей закон застосуємо до всіх джерел світла, крім лазерів.

Закон косинуса

Яка освітленість поверхні?

буде в будь-якій крапці на поверхні цього об'єкта.

Коли поверхня цілком звернена до світла - максимальна кількість світла досягає її. Уся поверхня освітлена.

площа перетину, зверненого до світла, стає менше. Що виражається в меншій кількості світлової енергії, що впливає на поверхню.

Коли вектор нормалі до площини поверхні знаходиться під прямим кутом до падаючого світлу, то світло просто-напросто проходить повз поверхню, і вона зовсім не висвітлюється.

Таким чином, кількість світлової енергії, що впливає на поверхню, є функція від орієнтації поверхні стосовно променів світла, що впливають.

Illumination= cos(a) * brightness ;

де:

illumination - освітленість поверхні;

a - кут між нормаллю до поверхні і напрямком світла;

brightness - яскравість (інтенсивність) світла.

Світло може бути поглинений поверхнею, відбитий чи пропущений крізь неї.

Поглинання

Деяка кількість світла може бути поглинено поверхнею. У цьому випадку відбувається звичайне нагрівання поверхні. Остільки, оскільки ми говоримо тільки про комп'ютерні зображення, те найчастіше ми можемо просто ігнорувати це явище.

Відображення

Велика частина світла "відскочить" від поверхні. Напрямок відбитого світла до деякої міри залежить від самої поверхні.

Якщо поверхня зовсім гладка (абсолютно блискуча), світло відіб'ється від поверхні під точно таким же кутом до нормалі, під яким кутом він до неї прийшов. При цьому нормаль буде бісектрисою кута між напрямком приходу лучачи і напрямком його відображення. Це явище можна спостерігати на дзеркальній чи полірованій металевій поверхнях. Ми зможемо помітити яскраве відображення від поверхні, тільки дивлячись на неї під визначеним кутом[3].

Якщо поверхня шорстка (абсолютно розсіює), то відбите світло буде поширюватися в багатьох напрямках. Тут ні в якому разі не затверджується, що в природі існують абсолютно розсіюють поверхні. Грубо оброблене дерево прекрасне розсіює світло, як і матова фарба, але обидва матеріали все-таки мають якийсь (ненульовий) блиск (shininess). Найбільш яскраве відображення від цих поверхонь буде помітно під різними кутами зору.

Більшість природних і штучних матеріалів знаходяться десь посередньо між цими двома крайностями. Вони одночасно мають властивості блиску (shininess) і розсіювання (diffuse). Щоб помітити розсіяної світло від поверхні, положення ваших очей не має значення, для того, щоб помітити відблиск, кут зору повинний бути строго визначеним.

Переломлення