Модифікована модель відбиття Шліка

Abstract

У статті запропоновано нову двопроменеву функцію відбивної здатності. Двопроменеві функції відбивної здатності визначають, яка частка випромінювання відбивається у напрямку до ока спостерігача. Ці функції використовуються для відтворення відблисків на поверхнях тривимірних об`єктів. Найбільш поширеними у високопродуктивних системах рендерингу є моделі відбиття Фонга та Блінна. Їхнім недоліком є висока обчислювальна складність реалізації при великих значеннях коефіцієнта спекулярності поверхні. Відомим апроксимаційним виразом є двопроменева функція відбивної здатності Шліка. Функція є обчислювально простим виразом першого степеня, однак характеризується високою похибкою відтворення зони блюмінгу відблиску. Запропоновано нову модель відбиття Шліка на основі кубічного поліному. Наведено обґрунтування отримання формули моделі на основі формування набору числових даних і їх обробки методом поліноміальної регресії. Наведено двовимірні й тривимірні графіки відносної і абсолютної похибок розробленої моделі порівняно з еталонною. Показано, що запропонована модель забезпечує точну апроксимацію еталонної моделі Блінна-Фонга у зонах епіцентру та блюмінгу відблиску порівняно з квадратичною та кубічною моделями відбиття, косинусстепеневою моделлю відбиття восьмого степеня, а також з оригінальною моделлю відбиття Шліка. Проаналізовано рівень продуктивності використання запропонованої моделі шляхом розрахунку загальної кількості тактів операцій процесора AMD Zen 4. На основі розробленої моделі відбивної здатності поверхні у програмному засобі Idx3d проведено тестування запропонованої моделі з використанням тестових тривимірних фігур, що підтвердило достовірність проведених теоретичних досліджень. Показано, що запропонована модель відбиття світла забезпечує високореалістичну візуалізацію тривимірних сцен. Розроблена модель відбиття може бути використана у високопродуктивних і високореалістичних системах тривимірного рендерингу.