Метод рендеринга Гуро, формулы

#алгоритм #графика

Попытался разобраться в методе Гуро, но не могу понять значения переменных в формулах,
искал в гугле уже, но всюду не приводится их смысл. Что бы не вырывать из контекста
формулы прикрепляю две страницы из учебника



Поясните пожалуйста что это за переменные. И что значит освещенность в данном контексте,
как это связать с цветом? Или есть какой-то учебник совсем для чайников ? 
    

Ответы

Ответ 1

Прежде чем вдаваться в физический смысл формул - необходимо разобраться в трёх компонентах
света - ambient, diffuse и specular.

по приведённым вами формулам:

Ia - ambient - фоновая мощность света, иначе говоря этот тот свет который материал
воспринимает без рассеивания и зеркального отражения. Является постоянной величиной
и не зависит от позиции ни объекта ни источника света.

Ka - ambient - показывает степень материала воспринимать фоновый свет.

Kd - diffuse (рассеивающая) составляющая материала - показывает степень материала
воспринимать рассеивающий свет - тот свет который в зависимости от ориентации (нормали)
поверхности и направления света рассеивается во все стороны равномерно.

(n, l) - скалярное произведение векторов n - нормали к касательной плоскости к поверхности
и l - вектора идущего из источника света в произвольную точку на изображении - при
cos(n, l) == 1  произведение Kd * (n, l) даст Kd что будет означать максимальную яркость
диффузной компоненты материала в этой точке, и при cos(n, l) = 0 наоборот, максимальную
темноту соответствующего пикселя (или точки).

Ks - specular составляющая материала - свойство материала воспринимать зеркальный
свет (например сталь отражает свет с неким блеском).

(v, r)^p - скалярное произведение между вектором отражённым от вектора света и видовым
вектором (вектор идущий из позиции камеры в точку), в степени коеффициента фонга (p)
- чем больше эта степень тем острее будет отражаться зеркальный свет - и аналогично
с диффузным источником света когда угол между этими векторами 0 тоесть cos 0 == 1 зеркальное
освещение достигает своего максимума (иначе говоря видовой вектор совпадает с вектором
отражающий свет) и минимума когда угол прямой или больше прямого cos pi/2 == 0.



p.s. 
специально не привожу вариант cos(n, h)^p который в вашем учебнике, так как обычно
зеркальное отражение света зависит от направления взгляда v и отражённого от света
вектора r, а там не ясно что имеется ввиду под векторами n и h.

С помощью формул 11.1 и 11.2 вычисляется конечный цвет пикселя как сумма всех составляющих
- в первом случае с учётом только эмбиентной и диффузных компонент, во втором с учётом
всех трёх.

Важно заметить, что модель Гуро вычисляя значения цвета во всех вершина полигона
и интерполируя по этим точкам остальные значения иногда может приводить к потере аккурантности
всего изображения по сравнению с моделей фонга, который вычисляет конечный цвет во
всех точках (пикселях) делая результат более аккуратным но засчёт значительно большого
количества вычислений.