Поверхности, пропускающие свет

Поверхности могут обладать не только свойствами зеркального и диффузного отражения, но и свойствами на­правленного и диффузного пропускания. Направленное пропускание света происходит сквозь прозрачные веще­ства (например, стекло или от­шлифованный люциит). Через них обычно хорошо видны предметы, даже несмотря на то, что лучи света, как правило, преломляются, т. е. отклоняются от первоначального на­правления. Диффузное пропускание света происходит сквозь просвечивающие материалы (например, замерзшее стекло), в которых по­верхностные или внутренние не­однородности приводят к беспорядочному перемешиванию световых лучей. По­этому ко­гда предмет рассматривается через просвечивающее вещество, его очертания размыты.

Изложим кратко идею только одного метода (подход Уиттеда) учитывающего пропускающий свет. Данный подход основан на использовании алгоритмов трассировки лучей. Его основная идея заключается в трассировании световых лучей и определении, какие из этих лучей попадают в точку зрения. К сожалению, из каждой точки источника света исходит бесконечное число лучей, причем большинство из них никогда не дости­гает точки зрения. Поэтому трассирование начинается из точки зрения и лучи отслеживаются в обратном направ­лении через каждый пиксел к их источнику. Луч света, падающий на поверхность, в общем случае разделяется на три части: диффузно отраженный свет, зеркально отраженный свет и пропущенный (и, следовательно, пре­лом­ленный) свет. Аналогично луч света, исходящий от поверхности объекта, в общем случае является суммой со­ставляющих от трех источников. Это означает, что каждый раз, когда луч исходит от объекта, возможно появле­ние трех новых лучей, которые должны быть оттрассированы. К сожалению, диффузное отражение приводит к появлению бесконечного числа лучей, поэтому трассируются только лучи, появляю­щиеся в результате зеркаль­ного отражения и преломления. Для моделирования рассеянного и диффузного света используется уравнение:

I _d = I _a × k _a + I _p × k _d × ( · )