Отражение (компьютерная графика) - Reflection (computer graphics)

Модель с трассировкой лучей демонстрирует зеркальное отражение.

Отражение в компьютерной графике используется для имитации отражающих объектов, таких как зеркала и блестящие поверхности.

Точные отражения могут быть выполнены, например, с помощью средства визуализации трассировки лучей , следуя лучу от глаза к зеркалу, а затем вычисляя, откуда он отражается, и продолжая процесс до тех пор, пока не будет обнаружена поверхность или не будет найдена неотражающая поверхность. Приблизительные отражения обычно можно вычислить быстрее, используя такие методы, как отображение среды . Отражение на блестящей поверхности, такой как дерево или плитка, может добавить фотореалистичных эффектов 3D-рендерингу .

Подходы к рендерингу отражения

Сравнение точных отражений, вычисленных с помощью трассировки пути (слева), приблизительных отражений с отображением окружающей среды (в центре) и отражений в пространстве экрана (справа).

Для визуализации отражений среды существует множество методов, которые различаются точностью, вычислительной сложностью и сложностью реализации. Возможна также комбинация этих техник.

Алгоритмы рендеринга порядка изображений , основанные на трассировке лучей света, такие как трассировка лучей или трассировка пути , обычно вычисляют точные отражения на общих поверхностях, включая множественные отражения и самоотражения. Однако эти алгоритмы, как правило, по-прежнему слишком дороги с точки зрения вычислений для рендеринга в реальном времени (даже несмотря на то, что существует специализированное аппаратное обеспечение, такое как Nvidia RTX ), и требуют другого подхода к рендерингу, чем обычно используемая растеризация .

Отражения на плоских поверхностях, таких как плоские зеркала или водные поверхности, можно просто и точно вычислить в реальном времени с помощью двухпроходного рендеринга - один для зрителя, другой для просмотра в зеркале, обычно с помощью буфера трафарета . Некоторые старые видеоигры использовали трюк для достижения этого эффекта с помощью рендеринга за один проход, помещая всю зеркальную сцену за прозрачную плоскость, представляющую зеркало.

Отражения на неплоских (криволинейных) поверхностях более сложны для рендеринга в реальном времени. Основные используемые подходы включают:

  • Отображение среды (например, отображение куба ): метод, который широко используется, например, в видеоиграх, предлагая приближение отражения, которое в основном достаточно для глаза, но не имеет самоотражений и требует предварительной визуализации карты среды. Точность можно повысить, используя пространственный массив карт среды вместо одной.
  • Экран пространства отражения (SSR): более дорогой метод , что следы отражения лучей в пространстве экрана (в отличие от мирового пространства, например , в режиме трассировки лучей). Это делается для каждого визуализированного пикселя отраженной поверхности с использованием нормали к поверхности и глубины сцены. Недостатком является то, что объекты, не захваченные в визуализированном кадре, не могут появляться в отражениях, что приводит к неразрешенным пересечениям и неполному отражению изображения.

Типы отражения

Полированный

- Полированное отражение - это невозмущенное отражение, подобное зеркалу или хромированной поверхности.

Размыто

- Размытое отражение означает, что крошечные случайные неровности на поверхности материала делают отражение нечетким.

Металлический

- Отражение становится металлическим, если блики и отражения сохраняют цвет отражающего объекта.

Глянцевый

- Этот термин можно использовать неправильно: иногда это параметр, противоположный размытому (например, когда «глянцевитость» имеет низкое значение, отражение размытое). Иногда этот термин используется как синоним «размытого отражения». Глянцевый, используемый в этом контексте, означает, что отражение действительно размыто.

Полированное или зеркальное отражение

Зеркало на стене со 100% отражением.

Зеркала обычно почти на 100% отражают ...

Металлическое отражение

Большая сфера слева синего цвета с металлическим отражением. Большая сфера справа имеет тот же цвет, но для нее не выбрано металлическое свойство.

Обычные (неметаллические) объекты отражают свет и цвета того же цвета, что и отражаемый объект. Металлические предметы отражают свет и цвета, измененные цветом самого металлического предмета.

Размытое отражение

Для большой сферы слева установлена ​​резкость 100%. Сфера справа имеет резкость 50%, что создает размытое отражение.

Многие материалы представляют собой несовершенные отражатели, где отражения размыты в различной степени из-за шероховатости поверхности, которая рассеивает лучи отражений.

Глянцевое отражение

Сфера слева имеет нормальное металлическое отражение. Сфера справа имеет те же параметры, за исключением того, что отражение помечено как «глянцевое».

Полностью глянцевое отражение, показывает блики от источников света, но не показывает четкое отражение от объектов.

Примеры отражений

Отражения мокрого пола

Эффект мокрого пола - это техника графических эффектов , популярная в сочетании со страницами в стиле Web 2.0 , особенно в логотипах . Эффект можно сделать вручную или создать с помощью вспомогательного инструмента, который можно установить для автоматического создания эффекта. В отличие от стандартного компьютерного отражения (и эффекта воды Java, популярного в веб- графике первого поколения ), эффект мокрого пола включает в себя градиент и часто наклон отражения, так что зеркальное изображение кажется парящим или покоящимся на мокром покрытии. пол.

Смотрите также

Рекомендации