а) 6) в)
Рис. 1.5. Как видят изображение одной и той же сцены три разных наблюдателя: а - наблюдатель А; б - наблюдатель В; в - наблюдатель С
На рис. 1.6 показано, как формируется изображение здания на пленке фотокамеры. Хотя и наблюдатель, и наблюдаемый объект существуют в одном и том же трехмерном мире, созданное на плоскости пленки изображение является двухмерным. Суть процесса формирования изображения и состоит в том, чтобы, зная положение (и характеристики) наблюдателя и положение объекта, описать получаемое при этом двухмерное изображение. Именно это мы и рассмотрим детально в последующих разделах.
Графические системы и модели
Рис. 1.6. Создание изображения в фотокамере
1.3.2. Свет и изображение В упрощенном описании процесса формирования изображения были опущены многие важные детали. В частности, ничего не было сказано об источниках света и об их влиянии на создание изображения. Совершенно очевидно, что без источника света объект просто-напросто погрузится в "тьму кромешную" и ни о каком его изображении просто не может быть речи (хотя сам объект и будет реально существовать). Точно так же мы ничего не сказали и о цвете или о том, как влияет на изображение объекта текстура его поверхности.
Анализ физики процесса начнем с простейшего случая, представленного схематически на рис. 1.7. На нем показана сцена, в которой присутствуют физический объект, наблюдатель (фотокамера) и источник света. Свет, излучаемый источником, по-разному взаимодействует с разными участками поверхности объекта, и часть отраженной световой энергии попадает в объектив фотокамеры. Количество энергии, попавшей в фотокамеру, зависит от характера взаимодействия между падающим светом и поверхностью (точнее, разными участками поверхности).
Думаю, читателям известно, что свет- это электромагнитное излучение в определенном диапазоне длин волн или частот.2 В полном спектре электромагнитного излучения (рис. 1.8) диапазон видимого света располагается между диапазонами радиоволн и инфракрасного (теплового) излучения. Видимый свет имеет длину волны в диапазоне от 350 до 780 нанометров (нм). Каждый источник света характеризуется цветом, т.е. спектральным составом излучения. Например, лазер формирует монохроматическое излучение, т.е. излучение одной длины волны, а в излучении, формируемом лампой накаливания, присутствует множество составляющих частот. В компьютерной графике, к счастью, практически никогда не приходится иметь дело с волновой природой света.