„Számítógépes grafika házi feladat tutorial” változatai közötti eltérés

 

A hihető, valóságosnak tűnő képek hatásának kb. 90%-át a megvilágítás adja. De ahhoz, hogy ilyeneket tudjuk renderelni előbb bele kell hatolnunk a fényforrások lelki világába, és egy kis fizikára is szükségünk lesz.

 

 

A legegyszerűbb fényforrás, amit bevezethetünk, az a környezeti világítás. Ez a valóságban nem létezik, csak egy modell, ami azt hivatott utánozni, hogy nappal a tárgyaknak az a része sem teljesen fekete, amit közvetlenül nem világít meg egy fényforrás se. Ugyanis a tárgyakról a környezetében minden irányba verődik vissza fény, nem csak a szemünk irányába. Ez például egy szobában egy nagyjából konstans, iránytól független háttérvilágítást hoz létre. Ez a modell nagyon sok környezetben nem állja meg a helyét, például nagy nyílt terepen, bár vannak technikák a hibáinak kiküszöbölésére, vagy helyettesítésére (SSAO, Hemisphere lighting, Light probes stb...). Ez kódban csak annyit fog jelenteni a környezeti (ambiens) fényerőt változtatás nélkül hozzáadjuk az objektum színéhez.

 

 

Egy másik fontos fényforrás az irányfényforrás. Ilyen például a Nap. A Nap olyan távol van tőlünk, hogy a Föld felszínén egy adott területen nagyjából teljesen mindegy, hogy hol helyezkedik el egy objektum, a nap mindig ugyan olyan irányból és intenzitással világítja meg. Az irányfényforrás irányának természetesen fontos szerepe van, itt a számolás lényegesen bonyolultabb, mint az ambiens fényforrás esetén. Például egy felülről megvilágított szobában az asztal teteje sokkal világosabb, mint az asztal alja. Ahhoz, hogy ezt a hatást el tudjuk érni, kizárólag egyszerű fizikára van szükségünk. Tegyük fel, hogy egy anyagra két azonos erősségű fénysugár esik, az egyik merőlegesen, a másik theta szögben.

* Ha a merőlegesen eső sugár átmérője egységnyi, akkor a theta szögben eső sugár esetében az a felület amin ugyan annyi energia eloszlik sokkal nagyobb. Könnyen levezethető, hogy az egységnyi felületre eső energia (azaz a megvilágítás ereje) cos(theta)-val arányos.

* A beesési szög kiszámításához szükségünk van a felületi normálra. Még jó, hogy korábban gondoltunk erre. A cos(theta) kiszámításának egy egyszerű módja a skaláris szorzat használata. Ugyanis definíció szerint u * v = |u| * |v| * cos(theta). De ha u-t és v-t úgy választjuk meg, hogy egységnyi hosszúak legyenek, akkor a skaláris szorzat a cos(theta)-t adja. Ha a cos(theta) negatív, akkor a test takarásban van, és az irányfény semmit nem befolyásol a színén.

 

Ezzel a modellel csak olyan anyagok jeleníthetőek meg jól, amikre egy felületi pont, konstans megvilágítás esetén mindig ugyanúgy néz ki, akárhonnan is nézzük. Ilyen anyag például a legtöbb műanyag, vagy mondjuk egy szivacs. Ez a modell kiegészítés nélkül nem működik az olyan anyagokra, amiken a fény megtud csillanni, vagy amikben látjuk a tükörképünket, és azokra se amiken átlátunk.

Ennek a modellnek egy lehetséges implementációja:

Az eredménye, összehasonlítva azzal, amit az OpenGL tud, hasonló beállítások mellett: