Алгоритм излучательности для синтеза изображений кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое алгоритм излучательности, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое алгоритм излучательности , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Компьютерная графика.

алгоритм излучательности

Алгоритм излучательности рассматривает частный случай решения уравнения освещенности, когда материалы являются диффузными. Материал называется диффузным, если вся энергия, отраженная от его поверхности рассеивается равномерно по всем направлениям. ДФО диффузных материалов равняется константе, поэтому интеграл в уравнении освещенности принимает более простой вид.

(4)

На практике материалы далеко не всегда являются диффузными, возможен случай существования нескольких максимумов ДФО (в англоязычной литературе такие материалы называются glossy materials). На рисунке 4 продемонстрированы различные типы материалов.

Рисунок 4 – Различные типы материалов

Другим важным ограничением является требование замкнутости системы, т.е. суммарная энергия в системе должна сохраняться (что, вообще говоря, обязательно в уравнении освещенности). Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Поэтому если необходимо смоделировать сцену, где все материалы заданы при помощи модели Фонга, то алгоритм излучательности не подойдет по двум причинам. Первая – в общем случае материалы не будут диффузными. Вторая – модель Фонга не сохраняет энергию. Перейдем к рассмотрению классической схемы метода излучательности.

На первом этапе алгоритма все поверхности сцены делятся на патчи. Патч – это элементарная единица поверхности. Дискретизация поверхности на патчи позволяет заменить интеграл в уравнении освещенности на конечную сумму интегралов специального вида. Каждый такой интеграл, называемый форм-фактором, задает взаимное влияние двух отдельных патчей (т.е. сколько энергии переходит от одного патча к другому). Если мы знаем значение каждого форм-фактора (для каждой пары патчей), то процесс синтеза изображений сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений. Основная трудность в алгоритме – расчет форм-факторов. На рисунке 5 приведена формула расчета форм-фактора и ее пояснение.

Рисунок 5 – Формула расчета форм-факторов и ее пояснение

Как было упомянуто выше, для алгоритма излучательности необходим метод расчета форм-фактора. Для начала рассмотрим алгоритм полукуба (hemicube algorithm). Алгоритм основан на так называемой аналогии Нуссельта. Согласно этой аналогии форм-фактор можно рассчитать чисто геометрическим способом. Рассмотрим некоторый дифференциальный патч (элемент разбиения патча) и некоторую сферу с центром в этом патче (Рисунок 6). Возьмем теперь второй патч, от которого мы будем рассчитывать форм-фактор, и спроецируем его на эту сферу. Полученную проекцию спроецируем на плоскость первого патча и поделим на площадь окружности. Проведя эти действия для всех дифференциальных патчей, и просуммировав результаты, мы получим значение форм-фактора. В алгоритме полукуба для ускорения расчета проекции патча на сферу, сфера заменяется на аппроксимирующий ее куб. Это позволяет существенно повысить скорость алгоритма на имеющейся аппаратуре, однако иногда при этом страдает и качество.

Рисунок 6 – Аппроксимация сферы кубом в разрезе (слева) и возникающие при этом артефакты (справа)

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• метод трассировки лучей ,
• метод монте-карло ,
• быстрая излучательность ,
• метод оболочек ,
• фотонные карты ,
• синтез изображений ,
• синтез изображений ии , генерация видео ии ,
• обработка изображений , анализ изображений ,

Исследование, описанное в статье про алгоритм излучательности, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое алгоритм излучательности и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Компьютерная графика