Освещение в приложениях реального времени. Модель освещения. Модель затенения

Освещение в приложениях реального времени. Модель освещения. Модель затенения

Попробуем сформулировать задачу освещения как таковую и разобраться, на какие стадии разделяется весь процесс освещения сцены. Сразу оговоримся, что здесь описывается модель освещения, используемая для систем реального времени. Его характерные особенности, это дешевый расчет и приемлемая реалистичность, которой достаточно для научной визуализации или моделирования динамических сцен (например, в играх). Для рендеринга статических изображений высокого качества используются более дорогостоящие модели освещения, которые больше приближены к высокоточным физическим моделям.
Для начала потребуется построить модель освещения, по которой можно определить освещенность в некоторой точке, если известны параметры этой точки, наблюдателя и источников света. В приложениях реального времени используются полигональные модели, когда вся геометрия на сцене состоит из многоугольников. Они, в общем случае, состоят из нескольких пикселей и требуется сформулировать модель затенения - способ осветить каждый полигон в отдельности, зная лишь информацию в вершинах.

Модель освещения

В эту задачу входит классификация источников света на направленные, точечные и прожекторы. Для каждого из них надо предложить расчетную формулу освещенности в вершинах.
Прим. Все три типа источников света, перечисленные выше, доступны в OpenGL.

Модель затенения

Умея рассчитывать освещение в вершинах, требуется осветить каждый отдельный треугольник на сцене. Существуют плоская модель затенения, затенение по Гуро и Фонгу (попиксельное освещение). Эти модели описывают, как освещенность интерполируется по полигону между вершинами.
В статьях настоящего раздела, посвященного теории освещения, эти вопросы рассмотрены подробно.