Жарқыраған беткейдегі жарық шоғы

Кіріспе

Жарқыраған беттерде жарық түскен кезде пайда болатын жарқын нүкте. Айналық жарқын – жарық түскен кезде жарқыраған беттерде пайда болатын жарқын нүкте (мысалы, оң жақтағы суретті қараңыз). 3D компьютерлік графикада айналық жарқын маңызды, себебі ол нысанның пішіні және оның сахнадағы жарық көздеріне қатысты орналасуы туралы айқын визуалды ақпарат береді.

Микрожасушалар

Спекулярлық термині жарық көзден көрерменге айнадай толық бейнеленуін білдіреді. Спекулярлық шағылысу беттік нормаль кіретін жарық пен көрермен бағытының арасындағы ортасында ғана көрінеді; бұл жарты бұрыш бағыты деп аталады, себебі ол кіретін жарық пен көрермен арасындағы бұрышты екіге бөледі. Осылайша, айна тәрізді шағылыстыратын бет жарық көзінің өте анық бейнесін – спекулярлық жарқырауды көрсетеді. Дегенмен, көптеген жылтыр заттардағы спекулярлық жарқырау бұлыңғыр болып көрінеді. Бұл микрофасеттердің болуымен түсіндіріледі. Біз толығымен тегіс емес беттер көптеген ұсақ жақтарынан тұрады деп есептейміз, олардың әрқайсысы толық спекулярлық шағылыстырушы. Бұл микрофасеттердің нормальдары шамамен тегіс беттің нормалына қатысты таралады. Микрофасет нормальдарының тегіс бет нормалынан қаншалықты ерекшеленетіні беттің құрылымдық ерекшелігімен анықталады. Объектідегі тегіс нормаль жарты бұрыш бағытына жақын нүктелерде көптеген микрофасеттер жарты бұрыш бағытына бағытталғандықтан, спекулярлық жарқырау жарқырап тұрады. Жарқыраудың ортасынан алшақтағанда, тегіс нормаль мен жарты бұрыш бағыты бір-бірінен алшақтайды; жарты бұрыш бағытына бағытталған микрофасеттер саны азаяды, сондықтан жарқыраудың қарқындылығы нөлге дейін төмендейді. Спекулярлық жарқырау көбінесе шағылыстыратын заттың емес, жарық көзінің түсін көрсетеді. Бұл көптеген материалдардың пигменттелген материалдың үстінде жұқа мөлдір қабаты бар болуына байланысты. Мысалы, пластик – мөлдір полимерде шашыраған ұсақ түсті бөлшектерден тұрады, ал адам терісінде пигменттелген жасушалардың үстінде жұқа май немесе тер қабаты болады. Мұндай материалдар спектрдің барлық бөліктерін теңдей шағылыстыратын спекулярлық жарқырауды көрсетеді. Алтын сияқты металл материалдарда спекулярлық жарқыраудың түсі материалдың түсін көрсетеді.

The term specular means that light is perfectly reflected in a mirror like way from the light source to the viewer. Specular reflection is visible only where the surface normal is oriented precisely halfway between the direction of incoming light and the direction of the viewer; this is called the half angle direction because it bisects (divides into halves) the angle between the incoming light and the viewer. Thus, a specularly reflecting surface would show a specular highlight as the perfectly sharp reflected image of a light source. However, many shiny objects show blurred specular highlights. This can be explained by the existence of microfacets. We assume that surfaces that are not perfectly smooth are composed of many very tiny facets, each of which is a perfect specular reflector. These microfacets have normals that are distributed about the normal of the approximating smooth surface. The degree to which microfacet normals differ from the smooth surface normal is determined by the roughness of the surface. At points on the object where the smooth normal is close to the half angle direction, many of the microfacets point in the half angle direction and so the specular highlight is bright. As one moves away from the center of the highlight, the smooth normal and the half angle direction get farther apart; the number of microfacets oriented in the half angle direction falls, and so the intensity of the highlight falls off to zero. The specular highlight often reflects the color of the light source, not the color of the reflecting object. This is because many materials have a thin layer of clear material above the surface of the pigmented material. For example, plastic is made up of tiny beads of color suspended in a clear polymer and human skin often has a thin layer of oil or sweat above the pigmented cells. Such materials will show specular highlights in which all parts of the color spectrum are reflected equally. On metallic materials such as gold the color of the specular highlight will reflect the color of the material.

Гаусс үлестірімі

Микрофасеталық үлестірудің сәл жақсырақ моделін Гаусс таралымын қолдану арқылы құруға болады. Көбінесе қолданылатын функция нүсқаулық жарық интенсивтілігін былай есептейді:

мұнда m – 0 мен 1 арасындағы тұрақты шама, ол беткейдің көзге көрінетін тегістігін анықтайды.