Wprowadzenie do grafiki 
komputerowej

Wprowadzenie do grafiki 
komputerowej

Wykład 6

Wykład 6

Oświetlenie - modele 

Oświetlenie - modele 

oświetlenia 

oświetlenia 

Kolor przedmiotu zależy od barwy 
światła, które na niego pada i 
zdolności odbijania, absorbowania i 
przepuszczania światła            z 
określonych części widma.

Oddziaływanie światła z 

materiałem

Oglądamy w świetle zielonym (0,1,0) i 
czerwonym (1,0,0):

Kolor = 

(R,G,B)

źr

(R,G,B)

obiektu

Ilość odbitego światła zależy od rodzaju 

powierzchni.

Gładka biała powierzchnia odbija więcej 

światła niż ciemna i szorstka.

Białe 

Białe 

kartoniki

kartoniki

Czarne 

Czarne 

kartoniki

kartoniki

Wniosek:

R = kR

źr

 

R

obiektu

G = kG

źr

 

G

obiektu

B = kB

źr

 

B

obiektu

k - współczynnik odbicia, tzn. ilość odbijanego 
światła

Modele oświetlenia

Modele oświetlenia



lokalne modele oświetlenia:



globalne modele oświetlenia



model Phonga,



model Cooka - Torrance’a,



metoda śledzenia promieni,



metoda energetyczna,

Lokalne modele 
oświetlenia

Lokalne modele 
oświetlenia

Biorą pod uwagę jeden punkt powierzchni i 
oświetlające go bezpośrednio źródła światła; 

światło bezpośrednie

.

A

Model Cooka-Torrance’a

Model Warna(światło reflektora)

Lokalny model oświetlenia 
Phonga

Lokalny model oświetlenia 
Phonga

Postrzegana przez obserwatora barwa 
dowolnego punktu powierzchni obiektu jest 
sumą:



rozpraszania światła 
otaczającego,



odbicia rozproszonego,



odbicia zwierciadlanego,



samoświecenia.

- L

N



L



R

R

d A

- L

N

Światło otaczające (ang. 
ambient)

Światło otaczające (ang. 
ambient)

I

a

 

= 1,

k

a

  od lewej do 

prawej:

 0,8  0,5  0,3

I I k

 

a

a

I

a

  światło źródła

k

a

 współczynnik odbicia

         (ambient color)

Odbicie rozproszone (ang. 

diffuse)

Odbicie rozproszone (ang. 

diffuse)

I I k

N L

  

i

d

(

)



I

i

  światło źródła

k

d

  współczynnik odbicia

(diffuse color)

I

a

 

= 1, 

 

k

a

 = 

0,3, 

I

i

 

= 

1 

k

d

  od lewej do prawej: 0,3  0,5  0,8

Uwzględnione rozpraszanie światła otaczającego i odbicie rozproszone

Odbicie zwierciadlane (ang. 
specular)

Odbicie zwierciadlane (ang. 
specular)

L

N

R

V







I I

k

   

i

s

n

k

cos 

I

k

i

s

k

n









 światło źródła,

 kolor rozbłysku,

 natężenie rozbłysku,

 rozmiar rozbłysku.

n: 

5

20

100

  

k:    0,2        0,4          
0,6

I

a

 

= 

I

i

 

= 

I

s

 

= 1, 

 k

a

 = 0,2, 

k

d

 

= 0,3

 

Uwzględnione odbicie światła otaczającego,      

              odbicie rozproszone i odbicie 

zwierciadlane

k

a

k

d

k

s

kolor

y:

n

k

3D Studio 
Max 

Wpływ współczynników odbicia na

różne obszary powierzchni

  

        R      G     B             R      G     B 

     R      

G     B 
ka   0.4     0      0             0     0.3   0.4         0.1    
0.1   0.4
kd    0      0.6    0             0     0.6    0           0.5    
0.2   0.1
ks    0        0    0.8           1      0     0.2         0.4    
0.7   0.1

Globalne modele 
oświetlenia

Globalne modele 
oświetlenia

Biorą pod uwagę odbicia światła między 
powierzchniami sceny; 

światło pośrednie

.

A

Połączenie metody śledzenia promieni z metodą energetyczną

Metoda śledzenia promieni

 (ang. ray tracing)

- L

N



L



R

R

Promienie wychodzą z oka 
obserwatora.

Brane jest pod uwagę głównie odbicie 

zwierciadlane.

rekursywne śledzenie promieni

rekursywne śledzenie promieni

Metoda energetyczna (ang. radiosity)

Promienie wychodzą ze źródła 
światła.

d A

- L

N

Brane jest pod uwagę odbicie 

rozproszone.

1.

 

Powierzchnie są dzielone na 

płaty.
2. Obliczane są współczynniki 
sprzężenia Kij dla każdego płata, 
określające ile energii 
opuszczającej płat Ai dociera do 
płata Aj. Odpowiada to odpowiedzi 
na pytanie:jaką część płata Aj widać 
z płata Ai.
3. Rozwiązanie układu równań - 
tyle równań ile jest płatów w scenie

K

A

r

dA dA

ij

i

i

j

j

i

Aj

A

i







1

2

cos cos







(a) metoda energetyczna, (b) w pierwszym przebiegu 

metoda energetyczna, w drugim śledzenia promieni

(a)

(b)

Literatur
a:

 J. Foley. Wprowadzenie do grafiki 
komputerowej.
 PWN 1995.