Алгоритм трассировщика света Light Tracer
Алгоритм расчета глобальной освещенности Light Tracer (Трассировщик света) использует технику так называемой обратной трассировки воображаемых световых лучей, отраженных от поверхностей объектов сцены. Обратной такая трассировка называется потому, что пути лучей прослеживаются не от источника света к объективу камеры, а, наоборот, от объектива камеры в сторону источника. Это позволяет избежать бесчисленного возрастания числа просчитываемых лучей. Принцип действия трассировщика света основывается на разбиении плоской проекции трехмерной сцены, наблюдаемой в окне перспективной проекции или окне виртуальной съемочной камеры, на элементарные участки, для каждого из которых рассчитывается освещенность. При этом сначала разбиение выполняется на участки равных размеров, затем определяются так называемые проблемные области — кромки предметов, затененные элементы, участки с высоким контрастом яркости, — для которых выполняется дополнительное разбиение с более мелким шагом. Из точек трехмерной сцены, соответствующих центрам каждого участка разбиения, испускаются пучки случайным образом ориентированных воображаемых лучей. Освещенность каждого элементарного участка рассчитывается как сумма освещенности прямыми лучами света от источника и освещен-ностей других объектов сцены, которых достигли испускаемые из центра участка лучи. Если ни один из лучей не достиг ни источника света, ни других объектов сцены, считается, что участок в тени или освещен только светом небосвода. Так как процесс трассировки реализуется как случайный, то на изображении могут возникать неоднородности в виде мелких пятен, которые устраняются за счет увеличения числа рассчитываемых лучей.
Результаты расчетов существенно зависят от угла наблюдения сцены, потому что он влияет на расположение расчетных точек и на размеры областей поверхностей объектов, соответствующих элементарным участкам изображения.
Алгоритм Light Tracer (Трассировщик света) может рассчитывать многократные отражения световых лучей, что ведет к улучшению качества изображения, но существенно увеличивает время визуализации. Обычно бывает достаточно реализовать двукратные или трехкратные отражения, однако это количество сильно зависит от особенностей конкретной сцены и должно подбираться опытным путем.
Алгоритм расчета глобальной освещенности Light Tracer (Трассировщик света) имеет следующие особенности:
прост в использовании, не требует настройки большого числа параметров, позволяя во многих случаях использовать исходные значения;
позволяет рассчитывать глобальную освещенность сцены с применением источников света любого типа, как стандартных, так и фотометрических, однако использование последних не обеспечивает в данном случае никаких преимуществ;
дает визуально правдоподобные результаты, хотя и не основывается на физически корректных принципах;
наиболее пригоден для визуализации сцен на открытом воздухе, но годится и для расчетов сцен в помещениях;
результат расчетов освещенности зависит от ракурса съемки, и при перемещении камеры вычисления должны выполняться заново.
