Podręcznik Grafika komputerowa i wizualizacja
Rozdział 13. OŚWIETLENIE GLOBALNE: METODA BILANSU ENERGETYCZNEGO
13.6. Śledzenie promieni a metoda energetyczne - porównanie metod
Porównując metody realizacji oświetlenia globalnego można zauważyć pewne cechy charakterystyczne:
- Radiosity:
- Praca w przestrzeni obiektu (bez obserwatora !)
- Tylko odbicia rozproszone (kierunkowe zbyt drogie obliczeniowo)
- Niezależne od obserwatora i kamery (rzutowania).
-
Klasyczny (zaawansowany) RT:
- Praca w przestrzeni rzutu (z obserwatorem)
- Tylko odbicia kierunkowe (kierunkowe w ramach ścieżki).
- Zależne od obserwatora i kamery (rzutowania).
Paul Heckbert w swoim artykule na konferencji SIGGRAPH’ 90 zaproponował notację opisu transportu światła (przechodzenia pomiędzy kolejnymi odbiciami).
- Końcami pojedynczej ścieżki lub elementami pośrednimi
mogą być:
- L : źródło światła (light source)
- E : obserwator/kamera (the eye)
- S : odbicie kierunkowe (specular reflection)
- D: odbicie rozproszone (diffuse reflection)
- G: odbicie połysku (semi-diffuse (glossy) reflection)
-
Używa się wyrażeń regularnych:
- (K)+ : jeden lub więcej zdarzeń/elementów K
- (K)* : zero lub więcej K
- (K)? : zero lub jeden K (czasem notacja: K0..1)
- (K | M) : K lub M
W tym kontekście metoda energetyczna realizuje ścieżkę L(D)*E. W praktyce oznacza to znakomite odbicia rozproszone i całkowite ignorowanie odbicia kierunkowego. Śledzenie promieni w wersji klasycznej opisuje ścieżkę L(S)*E. Natomiast dodanie nowych technik śledzenia rozszerza jego możliwości praktycznie do L(S|D)*E. Często mówi się o śledzeniu, że pozwala opisać znakomite odbicia kierunkowe i aproksymowane odbicia rozproszone. Oznacza to, że praktycznie dowolne zależności odbiciowe mogą być realizowane metodą śledzenia promieni. Oczywiście otwartą sprawą pozostaje efektywność takiej realizacji. Jednak faktem pozostaje rozwój metody śledzenia i jej możliwości adaptacyjne.
Natomiast mimo wieloletniego rozwoju metoda energetyczna nie zyskała nowych technik zmieniających możliwości realizacyjne. Pozostała metodą hermetyczną ograniczoną do jednego rodzaju transportu światła.
Z drugiej strony natomiast w obu przypadkach, zarówno w przypadku śledzenia promieni jak i metody energetycznej nastąpił bardzo silny rozwój algorytmów związanych z realizacją zadania. Algorytmów, które decydują o czasie realizacji i które pozwoliły znacznie skrócić potrzebne obliczenia. Jednocześnie w ostatnich latach (początek XXI wieku) można zaobserwować bardzo szybki rozwój sprzętu komputerowego, w szczególności kart graficznych wykorzystujących specjalizowane, wielordzeniowe procesory. Połączenie wyrafinowanych algorytmów i zaawansowanego sprzętu daje możliwość realizacji wybranych zadań oświetlenia globalnego w czasie rzeczywistym, co jeszcze niedawno wydawało się całkowicie nierealne.