Рис. 1.10. Трассировка лучей. Луч А попадает непосредственно в объектив камеры. Луч В уходит в бесконечность, не встретив на своем пути никаких препятствий. Луч С отражается от зеркальной поверхности и попадает в объектив камеры. Луч О попадает на диффузную поверхность, и в результате образуется бесконечное множество других лучей, распространяющихся во всех направлениях, часть из которых, вполне вероятно, и попадет в объектив камеры. Луч Е попадает на частично прозрачную поверхность и в результате расщепляется на преломленный луч и отраженный. Луч Я, отраженный от зеркальной поверхности, попадает на другой объект, который может его поглотить
1.3. Изображение: физическое и синтезируемое 37
Рис. 1.9. Сцена с единственным точечным источником света
Трассировка лучей - это метод моделирования процесса формирования изображения, основанный на анализе описанных оптических явлений. Этот метод в последнее время все шире применяется в компьютерной графике. Метод трассировки световых лучей можно применять для моделирования оптических эффектов в сколь угодно сложной среде - все зависит только от производительности программы и компьютера. Хотя эта модель и достаточно точно описывает реальные физические процессы, соответствующие алгоритмы требуют довольно большого объема вычислений при реализации на компьютере. Можно, однако, в дальнейшем упростить модель, что облегчит ее алгоритмическую реализацию. С физической точки зрения, если наблюдатель улавливает излучение, исходящее от некоторого объекта, для него не имеет значения, каким образом образовалось это излучение - в результате преобразования одного вида энергии в другой (физический источник света) или в результате отражения падающего света. Если, например, зеркало отражает свет от источника в объектив камеры, то для камеры оно является таким же источником. Если мы видим какой-либо объект, то он или освещен светом от какого-либо источника, или сам является источником, или и то и другое. Глядя на объект, мы не можем сказать категорически, какая комбинация этих вариантов имеет место в данной ситуации.