ラジオシティでの反射

a

b

図 6.0.2：拡散反射
(a)図　(b)レンダリング

a

b

図 6.0.3：スペキュラー反射
(a)図　(b)レンダリング

図 6.0.4：[ミラー]環境反射

一般的に、写実的なレンダリングでは光の拡散反射、光のスペキュラー反射、環境の映り込み反射という3つの反射をシミュレーションします。ラジオシティはそのうちの拡散反射をシミュレーションします。スペキュラー反射および映り込み反射はレイトレーシングを使用してラジオシティ解析をレンダリングする際に適用します。

光の拡散反射は曲面上のシェーディングが徐々に変化していく様子を表現します。ある角度で投射された光線は面で拡散し、無数の新しい光線が同一の強さですべての方向に放射されます(図6.0.2(a))。反射光の強さは入射光の角度および面の属性の拡散反射を生成する性質によって決まります。また、反射光の色は面の属性からもれた入射光の色で構成され、その結果、面の材質の色として一般的に知覚される色が生成されます。拡散反射の結果だけを表示した面は鈍く、つやがありません。図6.0.2(b)は拡散反射だけを表示した球面です。

光のスペキュラー反射は入射光を面で同一または近似の角度で反射します(図6.0.3(a))。つまり、スペキュラー反射は反射光が正確に目に到達する場合にのみ知覚することができます。スペキュラー反射の反射光は面の材質の色は帯びず、入射光の色が維持されます。その結果、スペキュラー反射は曲面上に光の色でホットスポットを生成します。ホットスポットはよく磨かれた属性や光沢のある属性で顕著になります。図6.0.3(b)は高いスペキュラー反射を適用した球面です。

環境の映り込み反射は面から離れた周囲の景色を入射角度で反射し、反射光が次に投射された面と反射光を交差させることで生成します。一般に、コンピュータグラフィックスにおける環境の映り込み反射はレイトレーシングを使用してシミュレーションします。図6.0.4は映り込み反射を適用した球面です。

反射が表示される面のピクセルの最終的な色は3種類の反射により生成された色の合成色になります。前述のように、ラジオシティを使用したレンダリングでは、メッシュパッチで計算済みの光の強さを利用して拡散反射を処理します。一方、スペキュラー反射、映り込み反射、透過性などのレンダリング効果は単純な照明モデルで使用するものと同じアルゴリズムにより計算されます。