Комбіноване використання двопроменевих функцій відбивної здатності для підвищення продуктивності формування зображень

Анотація

Сучасні системи комп’ютерної графіки характеризуються вимогами високопродуктивного та високоточного формування зображень. Для підвищення продуктивності формування зображень здійснюється вдосконалення наявних і розробка нових моделей відбиття світла від поверхні. У статті описано розробку комбінованої моделі відбивної здатності поверхні на основі косинус-степеневих функцій. Проаналізовано особливості розрахунку та застосування двопроменевих функцій відбивної здатності поверхні. Описано особливості простих емпіричних моделей і теоретичних моделей відбиття, що враховують мікрофасетне подання поверхні об’єктів. Виділено недоліки наявних моделей відбивної здатності поверхні. Розглянуто косинус-степеневі функції четвертого та шістнадцятого степеня. Обґрунтовано необхідність розробки нової моделі відбивної здатності поверхні на основі двох косинус-степеневих функцій. Запропоновано формулу розрахунку розробленої комбінованої функції відбивної здатності. Отримано формулу обчислення точки з’єднання двох косинусстепеневих функцій. Отриману формулу апроксимовано більш простою за допомогою поліномів Чебишева. Побудовано графік значень формули точки з’єднання косинус-степеневих функцій. Побудовано графік відсотків виграшу від обчислення комбінованої функції відносно значень коефіцієнта спекулярності поверхні. Розраховано середнє значення виграшу у продуктивності від обчислення комбінованої функції. Побудовано графіки відносної та абсолютної похибки комбінованої функції від функції Блінна залежно від коефіцієнта спекулярності поверхні. Отримано тривимірний графік абсолютної похибки комбінованої функції від функції Блінна. За допомогою мови затінення OpenGL реалізовано розроблену модель відбиття у програмному засобі Bidirectional Reflectance Distribution Functions Explorer. Наведено зображення результатів візуалізації чайника на основі запропонованої комбінованої функції. Розроблена комбінована модель поєднує переваги складових косинус-степеневих функцій і може бути використана у високопродуктивних системах тривимірної комп’ютерної графіки.