Eljárás reverz sugárkövetéssel
sugárkövetési módszer alakult ki a '80 -as évek elején és a létrehozásához használt kiváló minőségű valósághű képek nem valós idejű. Például az építési jelenetek egy gép 80286 processzor csak több nap vagy hét is. Annak ellenére, hogy ez a lassú fordulatszámon, a kép minősége volt a lehető legközelebb a valósághoz. visszafelé sugárkövetéssel a módszer lehetővé teszi, hogy megkapjuk hatások, mint például visszaverődés, fénytörés, és az árnyékolás, stb A módszer előnye abban rejlik, továbbá abban, hogy lehetséges, hogy működjön együtt jelenetek nem adott meg a háromszögek, hogy közelítse a sima felületek, és valójában ezek a felületek magukat matematikai formában. Így a képalkotó felületét az ilyen problémát meg lehet oldani, hogy pontosan, nem közelíti, mint ha az ilyen felület egy sor közelített háromszögek.
Mielőtt a módszer leírását az inverz ray tracing, úgy, hogy a kép kapjuk a valós világban, ha megnézi az ember. Tegyük fel, hogy van egy egyszerű jelenet, amely egy gömb és egy téglatest alakú (1.). Továbbá, legyen egy pontszerű fényforrás. Tekintsük fény ebből a forrásból, mint egy patak fotonok. Mivel a fényforrás egy pont, a foton fluxus terjed belőle minden irányban egyenletesen. Azt feltételezzük, hogy a közeg, amelyben a fotonok vannak elosztva a m fényforrás egységes, így a fotonok mozgassa egyenes vonalú és állandó sebességgel. Vegyük azt az esetet, amikor az út fotonok blokkol minden tárgy, például egy gömb. Része a fotonok tükröződik a gömb és megváltoztatja annak irányát. Része a fotonok áthaladhat a gömb, ha az átlátszó (foton fluxus megtörik). Miután egy bizonyos számú tükröződéseket és fénytörést egy kis része a foton áramlástól a szembe kerül az ember, így képezve egy képet. Egy ilyen modell a fény terjedési épülhet a számítógépet, de a tény az, hogy csak egy nagyon kis része a fotonfluxus az eredeti belép az emberi szem számára. Így az építési kiváló minőségű képeket kellene nyomon követni az utat egy hatalmas folyamok száma fotonok, és csak nebolshre számuk kihatna a kapott képet, és a legtöbb a fotonok nem hit az ember szemébe, és a számítások szerint voltak hiába. Ez a modell az úgynevezett közvetlen képalkotó sugárkövetéssel. Ezzel szemben, amennyiben ez szükséges az inverz sugárkövetéssel veszi csak sugarak (foton fluxus), amely nyilvánvalóan csökken a férfi szemében. Tegyük fel, a fényképezőgépet használja, amely minden oldalon zárt a doboz, egyik fala, ami történik kis nyitó- és ellentétes oldalon ez a van egy képernyőn (ábra. 2) képalkotáshoz. Fénysugarak behatolását a lyukon, alkot egy képet a képernyőn.
A szimuláció során a helyzet a számítógép képernyőjén a képernyőn a monitoron. Beam részt vesz a kialakulását a kép végzik a pontról látni a pixelek a képernyőn, melyek abban a pillanatban készült színes számítás. Ebből a célból a gerenda lehet tekinteni három eset lehetséges:
Beam metszi az egyik tárgyak a helyszínen. Ebben az esetben, a szín egy adott pixel határozza meg a színét a tárgy ponton keresztezi a sugarat.
A sugár belép a fényforrást. Ebben az esetben a pixel színét teljesen határozza meg a színét a fényforrás.
Beam semmi keresztbe, és nem esik az egyik fényforrások. Ezután a színe a pixel határozza meg a jellemzői a környezet, és mint általában, a színe a pixel állandó.
Az első esetben, hogy meghatározza a színét a tárgy ponton keresztezi történne meg kell határoznia az irányba, ahonnan a fény jön az energia. Ehhez töltheti másik két gerenda: a visszavert és a megtört fény, és meghatározza az energiát generál egy adott ponton az objektum. Ez a két gerenda is befolyásolhatják egyes tárgyak a helyszínen. Így egy algoritmus építésére kép segítségével ray trace hátra rekurzív. Az energia behozta a visszavert és a megtört sugarak függ felületi tulajdonságainak ezen a ponton. Például a felület lehet tükrözött, és teljesen tükrözik az összes sugarak esemény a felszínén - ebben az esetben a szín az objektum egy adott ponton fogja meghatározni csak fényenergia által benyújtott visszavert fény. Másrészt, az objektum lehet átlátszó, akkor a színe a tárgy egy adott pont határozza meg nem csak az energia a visszavert fénysugár, de az energia a megtört fény. Ezért egy leírást, amit frakció az energia teszi a visszavert és megtört fénysugár színének a tárgy egy adott pontján használhatja együtthatók visszavert és megtört sugarak. Az objektum is van egy másik ingatlan - diffúz visszaverődés. Diffúz visszaverődés fény belép a pontszerű objektum szétszórt minden irányban azonos intenzitással és a fényesség az objektum ezen a ponton függ csak a terület arányát az objektum látható a megfigyelő, valamint, hogy milyen sugarakat is tükröződik, és amely elnyeli a tárgy (egyéni szín tárgy ).
Felmerül a kérdés, hogyan kell beállítani a megvilágítást egy objektum egy meghatározott ponthoz? Ebből a célból meg kell jegyezni, hogy a fény lehet tekinteni, azaz csak egy patak fotonok, hanem elektromágneses hullám egy bizonyos hosszúságú. De tetszőleges fénysugár állhat egy sor elektromágneses hullámok különböző hosszúságú. Továbbá állítja be, hogy a fénynyaláb egy tetszőleges színű adható végtelen számú készlet elektromágneses hullámok különböző hosszúságú. Így nincs mód egy adott színt egyértelműen meghatározzák egy sor hullámok alkotják azt. Azonban, a szín is képviselteti magát a kombináció a három elektromágneses hullámok, amelyek hossza megfelel a tiszta vörös, zöld, és kék, ill. Ezért a következő leírás alapján, a megvilágítás fogja ellátni háromdimenziós vektor koordinátái megfelelő betétek hullámok piros, kék és zöld színben, és más szóval, koordinálja a vektor fogja képviselni az RGB modell, mert ezt a mintát használják, hogy képviselje képpontszínt a képernyőn.
A konstrukció reális képet is meg kell jegyezni, hogy a fény terjedési közegben kerülhet sor terhére annak csillapítása tulajdonságait a közeg (a médium az elnyelt fény). Sőt, ez a csillapítás nagyobb, minél nagyobb a távolság a fénysugár áthalad.
A kísérletek során a fény terjedését a számítógép és egyszerűsíteni kell a számításokat, bemutatjuk néhány korlátozást használt jelenetet:
Minden fényforrások, feltesszük pontot.
A függőség a felszívódását a fényáram a hullámhossz (szín) figyelmen kívül hagyja. Azt is figyelmen kívül hagyja a függőség törésmutatójú hullámhosszon.
Az egy tárgy felületére jelenet fényvisszaverő fénytörési tulajdonságai, valamint a diffúz reflexiós tulajdonság.
Annak megállapításához, a fénysűrűség a tárgy egy adott helyen kell, először is, meghatározza a közvetlen (elsődleges) megvilágítás, amely a fényenergia beeső ezen a ponton a tárgy közvetlenül a fényforrások. Erre a célra egy adott ponton a tárgy sugarak folynak, hogy minden elérhető a jelenet pontszerű fényforrások, hogy meghatározzák a láthatóságot, és ha a fényforrás látható, akkor figyelembe veszik kiszámításakor a fényerősség egy bizonyos ponton az objektum. Másodszor, meg kell határozni az úgynevezett másodlagos megvilágítás - világítás, alkotó reflektált és megtört sugarak és a diffúz reflexió. Mivel a diffúz visszaverődés lehetetlen meghatározni az irányt, ahol a fénysugár elérje a tárgyat egy adott ponton, erre háttérvilágítás bevezetik, ami állandó a pontot a tárgy és nem függ semmi.
Vegyük az egyik legegyszerűbb modell a megvilágítás - egy modell Whitted. Összhangban ezzel a modellel, a fényenergiát, hagyva egy tárgy irányába mutatnak a megfigyelő definiáljuk a következő képlet szerint:
ahol:
Ka - sebesség háttérvilágítás;
Ia - érték háttérvilágítás;
Kd - együtthatója szórt fény (hozzájárulás a diffúz visszaverődés);
C - egy objektum színét egy meghatározott ponthoz;
Ij - a színe a j-edik fényforrás
N - felületre merőleges a tárgy egy adott helyen;
lj - az irányt a j-edik fényforrás;
m - fényforrások számát a jelenet;
Kr - a súlya a visszavert sugár;
Ir - a színe a visszavert sugár (megvilágítás által benyújtott visszavert sugár);
br - abszorpciós együttható a környezet, amelyben terjed a visszavert nyaláb;
dr - a távolság egy adott pontot az objektum metszéspontja a visszavert fény a tárgy jelenetet;
Ks - tényező elsődleges könnyű;
p - Fong együttható;
Kt - a súlya a megtört fénysugár;
Ez - a színe a megtört fény (megvilágítás által benyújtott megtört fény);
bt - abszorpciós együttható a környezet, amelyben a megtört fénysugár terjed;
dt - a távolság egy adott pontot az objektum metszéspontja a megtört sugár a tárgy jelenetet.
Fong arány határozza objektumok tulajdonságait a fény visszaverése és egyedülálló minden anyag. Van egy szabványos Phong tényező határozza meg a fényvisszaverő anyagok tulajdonságainak, például fém, műanyag, üveg, fa, stb
Mivel az elmaradott sugárkövetési algoritmus rekurzív egyes kritériumok szükségesek, hogy hagyja abba, ahol megáll a további útvonal a visszavert és megtört sugarak. Ezek a kritériumok általában birtokában a maximális számát tükrözi és / vagy megtörik sugarak, valamint hozzájárul a visszavert és / vagy megtört fény. Más szóval, ha az összeg a beépített ráeső (megtört) sugarak nekotorgo több, mint egy előre meghatározott értéket, a nyomkövetési megszűnik. Vagy, ha a hozzájárulást a visszavert (megtört) ray lesz kevesebb, mint egy előre meghatározott értéket, a nyoma is visszavonja.
Ahhoz, hogy határozza meg az irányt a visszavert és a megtört sugarak használják a meghatározó képlet az irányt a visszavert és megtört sugarak az ideális eset. Ábra. A 4. ábra a visszavert és a megtört sugarak, valamint a beeső sugár és a normál vektor a tárgy felülete.