Особенности алгоритма переноса излучения Radiosity

Алгоритм расчета глобальной освещенности Radiosity (Перенос излучения) также базируется на технике обратной трассировки лучей. Однако в отличие от алгоритма Light Tracer (Трассировщик света) он использует иной метод выбора точек сцены, из которых испускаются пучки отраженных лучей. При выборе таких точек алгоритм отталкивается не от изображения сцены, а непосредственно от самих объектов. Источниками отраженных лучей считаются треугольные грани, из которых состоят сетки геометрических моделей объектов сцены. В связи с этим, как правило, требуется производить дополнительное разбиение сеток геометрических моделей, если их грани слишком велики, а число их мало. Подобное разбиение может выполнять сам алгоритм переноса излучения, или его можно произвести с помощью модификатора Subdivide (Разбиение). В результате разбиения формируется набор элементов (elements) поверхностей, каждый из которых имеет форму, максимально приближенную к форме равнобедренного треугольника.

Принципиальное отличие алгоритма переноса излучения от алгоритма трассировщика света состоит в том, что вместо расчетов цвета каждого пиксела изображения он производит расчет освещенностей всех поверхностей объектов сцены при заданном расположении источников света. В процессе расчета освещенность каждого элемента рассчитывается как сумма освещенности прямыми лучами от источников света и лучами, отраженными от всех остальных элементов геометрических моделей сцены. За счет многократных отражений происходит как бы перенос световой энергии от элемента к элементу, от объекта к объекту - перенос излучения. Рассчитанные значения освещенности сохраняются как атрибут каждого геометрического элемента поверхности.

Результаты таких расчетов оказываются независимыми от угла, под которым мы рассматриваем сцену. Действительно, ни размер элементов поверхностей, ни углы падения на них прямых световых лучей от источников света и лучей, отраженных от других элементов, не зависят от ракурса наблюдения. В итоге, один раз выполнив расчет глобальной освещенности сцены методом переноса излучения, мы можем производить визуализацию множества изображений, свободно перемещая камеру в пределах этой сцены. Это позволяет экономить огромное количество времени. Необходимость в повторном расчете глобальной освещенности возникает только после смены взаимного положения объектов и осветителей, замены материалов, изменении силы света осветителей или се пространственного распределения.

Особенности алгоритма Radiosity (Перенос излучения):

более сложен в использовании, чем трассировщик света, требует специальной подготовки геометрических моделей объектов трехмерных сцен, а также тщательной настройки свойств материалов;
позволяет рассчитывать глобальную освещенность сцены с применением источников света любого типа, как стандартных, так и фотометрических, причем использование последних обеспечивает предсказуемость и физическую корректность результатов;
применение фотометрических осветителей требует правильно соотносить силу их света, выраженную в реальных физических единицах измерения, с геометрическими размерами сцены, также выраженными в реальных физических единицах;
учитывает способность материалов с эффектом самосвечения излучать свет и служить источниками дополнительного освещения сцены;
позволяет формировать физически корректные результаты, поэтому предпочтителен для использования в задачах, где важен реальный анализ освещенности, таких как архитектурное моделирование или конструирование интерьеров. Наиболее подходит для использования при расчете освещенности сцен внутри помещения;
результат расчетов глобальной освещенности не зависит от ракурса съемки, так что после однократного расчета, если состав объектов сцены и осветителей не менялся, можно выполнять визуализацию изображения сцены с любого ракурса без дополнительных затрат времени;
результаты расчетов глобальной освещенности видны в окнах проекций.

Содержание раздела