Rozdział 13. OŚWIETLENIE GLOBALNE: METODA BILANSU ENERGETYCZNEGO

13.1. Wprowadzenie

Transport światła odbywa się na scenie na drodze wielokrotnych odbić od poszczególnych fragmentów powierzchni. Równanie wizualizacji zaproponowane przez Kajiya w 1986 roku opisuje zależności między oświetleniem wzajemnym elementarnych fragmentów powierzchni. Pozwala to prześledzić rekurencyjnie drogę promieni. Można jednak to równanie wykorzystać inaczej: podzielić całą scenę na fragmenty elementarne oraz określić ich wzajemne relacje związane z transportem światła (w wyniku odbijania i/lub załamania). Takie podejście pozwala analizować rozchodzenie się światła na scenie, jednak jest to inna analiza niż w przypadku śledzenia promieni. Śledzenie promieni było ściśle związane z określonymi kierunkami tzn. przebiegało w taki sposób, aby uwzględnić położenie obserwatora i jego sposób obserwacji sceny (odpowiednie warunki rzutowania). Natomiast analiza oparta na wzajemnych relacjach między fragmentami elementarnymi nie uwzględnia w ogóle obserwatora. Pozwala jedynie wyznaczyć rozkład światła w wyniku wzajemnego oddziaływania. Takie uwzględnienie równania renderingu wymaga analizy „każdy z każdym”   fragmentów elementarnych. Prowadzi to oczywiście do złożoności kwadratowej problemu oświetlenia globalnego.

Metoda bilansu energetycznego (ang. radiosity), rozwinęła się na bazie metody elementu skończonego (MES) oraz na doświadczeniach jej wykorzystywania w technice cieplnej do opisu emisji i odbicia promieniowania cieplnego. Metoda ta jest często nazywana po prostu metodą energetyczna.

Metoda bilansu energetycznego pojawiła się w literaturze dotyczącej grafiki komputerowej w latach 1984-1985. Wśród autorów należy wymienić Gorala, Cohena, Greenberga, Nishitę i Nakamaego.