Предположим, что все объекты имеют одинаковую яркость, - сценарий, который трудно реализовать в реальном мире, но который очень часто является вполне резонным при размещении источников в среде. С точки зрения наблюдателя красный треугольник имеет одинаковую яркость красного света в каждой точке, и его нельзя отличить от равномерно излучающего источника того же цвета и формы. Задавшись таким предположением, можно освободиться от собственно физических источников света и с помощью простых тригонометрических методов "просчитать" изображение. В главе 6 будут рассмотрены модели, включающие сложные источники света и учитывающие свойства материалов реальных объектов.
В следующих разделах мы рассмотрим две физические системы создания изображения - глаз человека и камеру-обскуру (или камеру с точечным отверстием). Глаз человека- это исключительно сложная оптическая система, но она подчиняется тем же физическим законам, что и прочие. Мы рассмотрим ее не только в качестве примера реальной оптической системы, но и потому, что правильное представление о ее характеристиках поможет в дальнейшем анализировать возможности компьютерных графических систем. Камера-обскура - это одна из простейших оптических систем, анализ которой поможет уяснить принципы работы и других, более сложных оптических приборов. Мы будем эмулировать характеристики такой камеры при построении модели процесса формирования изображения.
1.4. Глаз человека Хотя глаза и являются очень сложной биологической системой, они обладают всеми компонентами искусственно созданных оптических систем, таких как фотокамера и микроскоп.
Структура глаза схематически показана на рис. 1.11. Свет попадает в глаз через роговицу и хрусталик (своего рода линзу). Роговица- это прозрачная субстанция, предохраняющая хрусталик. Радужная оболочка глаза играет роль диафрагмы, регулируя количество пропускаемого внутрь света. Хрусталик формирует изображение на двухмерной поверхности сетчатки - внутренней поверхности глазного яблока. Расположенные на сетчатке фоторецепторные клетки - палочки и колбочки - играют роль приемников света, которые воспринимают электромагнитные колебания в диапазоне длин волн от 350 до 780 нм.