Globálne zobrazovacie metódy

Zobrazovanie klasickým spôsobom, ktorý bol uvedený v predošlých článkoch (a aj všetky ostatné, ktoré neboli uvedené, ale existujú) v sebe zahŕňa niekoľko nedostatkov. Nebolo možné efektívne zobrazovať prekrývajúce sa telesá, osvetľovanie bolo priamočiare s jedným svetelným zdrojom navyše s konštantným tieňovaním (ak nejaké vôbec existovalo) alebo v neposlednom rade výsledná zobrazovaná scéna nepôsobila príliš realistickým dojmom.

Tieto ako aj ďalšie nedostatky sa vyriešili zobrazovacími metódami založenými na tzv. sledovaní lúčov (Ray tracing). Zaviedla sa koncepcia lúčov principiálne analogická s fyzikálnym vyžarovaním svetelných zdrojov a táto skutočnosť umožnila zobrazovať fyzikálne fotorealistické scény. Týmto spôsobom je možné zobrazobať viac telies z rôznych materiálov osvetlených z niekoľkých zdrojov aj súčasne s rôznymi vlastnosťami, čím v konečnom dôsledku vzniknú pomerne zložité optické javy. Metóda sledovania lúčov nie je jediná globálna zobrazovacia metóda, ale je najpoužívanejšia a z určitého aspektu najjednoduchšia zobrazovacia metóda. Existujú aj zložitejšie zobrazovacie metódy ako napr. metóda fotónových máp, radiozita, tzv. Ambient Occlusion a iné.

odrazy hviezdVšetky tieto metódy používajú nejaký osvetľovací model, ktorý definuje samotnú zobrazovanú scénu. Ak by sme si predstavili predmety reálneho sveta ako objekty s dokonalým povrchom, tak by všetky rovnobežné lúče dopadajúce na takýto povrch odrážali tiež rovnobežné lúče (ako vidieť na obrázku). Avšak reálny svet obsahuje nedokonalý povrch a z toho dôvodu sú odrazené lúče smerujúce do rôznych strán. Vlastnosti takýchto odrazených lúčov je pomerne ťažké dokonale popísať, takže väčšinou sa jedná o približný popisný charakter. Funkcia, ktorá sa snaží tento charakter popísať je tzv. odrazová funkcia, resp. lomová. Aplikáciou tejto funkcie pre konkrétnu situáciu získame tzv. osvetľovací model.

Na vyhodnotenie odrazu a lomu svetla je možné pristupovať z dvoch úrovní:

  1. Fyzikálny model — vychádza z fyzikálnych zákonov šírenia svetla a odrazy od nedokonalého povrchu sa snaží popísať pomocou šírenia energie. Tieto metódy umožňujú poskytnúť takmer dokonalé fotorealistické výsledky. Naproti tomu sú dosť zložité a časovo veľmi náročné na výpočet.
  2. Empirický model — nemá priamy vzťah k fyzikálnej podstate šírenia svetla a celkovo zložité fyzikálne deje sú chápané ako čierna skrinka s jednoduchším vyhodnocovaním výpočtov. Práve táto skutočnosť oproti fyzikálnemu modelu poskytuje vizuálne menej presvedčivé výsledky, ale sú omnoho jednoduchšie na implementáciu a následný výpočet. Z tohto hľadiska je tento model najpoužívanejší.

Niektoré ukážky fotorealistických výstupov:

Maxwell Render

maxwellrender

V-Ray

maxwellrender

V-Ray

maxwellrender

Radiozita

maxwellrender

Fotónové mapy

maxwellrender

Nasledujúce články pozostávajúce z metódy sledovania lúča (ray tracing) budú popisované z nasledujúcej literatúry:

You may also like...