Дифузійне відбиття світла
У разі якщо світловий потік інтенсивністю (потужністю) падає нормально до матової поверхні (рис. 13.2), то інтенсивність вторинного випромінювання під кутом до нормалі, проведеної до елементарної майданчику, пропорційно [].
де - коефіцієнт, який враховує властивості матеріалу поверхні. Значення знаходиться в діапазоні від 0 до 1.
Фізичний сенс формули (13.2) складається по суті в тому, що в напрямку, який визначається кутом, площа проектується як, при цьому пропорційно зменшується площа випромінюючої майданчики і інтенсивність випромінювання.
У разі якщо потік випромінювання падає під кутом по відношенню до нормалі, проведеної до поверхні в місці падіння (ріс.13.3), то
Тут - інтенсивність світлового потоку, яку фіксував би приймач, що знаходиться в''зеніте'', в разі якби майданчик опромінювалася б те саме з зеніту.
Фізичний сенс формули (3) полягає в тому, що зі збільшенням зменшується перехоплює поверхнею падаючий світловий потік, чому зменшується її освітленість і, як наслідок, яскравість.
Матова поверхня має свій колір. Спостережуваний колір матової поверхні визначається комбінацією власного кольору поверхні і кольору випромінювання джерела світла.
При створенні реалістичних зображень слід враховувати те, що в природі, ймовірно, не існує ідеально дзеркальних або повністю матових поверхонь. При зображенні об'єктів засобами комп'ютерної графіки зазвичай моделюють поєднання дзеркальності і дифузного розсіювання в пропорції, характерної для конкретного матеріалу. У цьому випадку модель відображення записують у вигляді суми дифузійної і дзеркальної компонент:
де константи і, визначають відбивні властивості матеріалу. Відповідно до цієї формули інтенсивність відбитого світла дорівнює нулю для деяких кутів і. При цьому в реальних сценах зазвичай немає повністю за-темненія об'єктів, слід враховувати фонову підсвічування, освітлення рас-сіяним світлом, відбитим від інших об'єктів. В такому випадку інтенсив-ність повинна бути емпірично виражена наступною формулою:
де - інтенсивність розсіяного света͵ константа.
Можна ще вдосконалити модель відбиття, в разі якщо врахувати те, що енергія від точкового джерела світла зменшується пропорційно квадрату відстані. Використання такого правила викликає складності, в зв'язку з цим на практиці часто реалізують модель, що виражається емпіричною формулою:
де - відстань від центру проекції до поверхні, константа.
Распредел ?? ення світлової енергії щодо можливих напрямків світлових лу-чий можна відобразити за допомогою векторних діаграм, в яких довжина векторів відповідає інтенсивності (рис. 3). На наведеному малюнку показані векторні діаграми для різних видів відображень: а) - ідеальне дзеркальне, б) - недосконале дзеркальне, в) - дифузійне, г) - сума дифузійного і дзеркального.
Розглянемо, як визначити колір зафарбовування точок об'єктів відповідно до обраної моделлю. Найбільш просто виконується розрахунок в градаціях сірого кольору (наприклад, для білого джерела світла і сірих об'єктів). В даному випадку інтенсивність відбитого світла відповідає яскравості. Складніше йде справа з кольоровими джерелами света͵ висвітлюють кольорові поверхні. Наприклад, для моделі RGB складаються три формули розрахунку інтенсивності відбитого світла для різних колірних компонент. Коефіцієнти і різні для різних компонент - вони висловлюють власний колір поверхні. Оскільки колір відбитого дзеркального променя дорівнює кольору джерела, то коефіцієнт, буде однаковим для вс ?? ех компонент колірної моделі. Колір джерела світла виражається значеннями інтенсивності для відповідних колірних компонент.