Ламбертове відбивання

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Ламбертове відбиття є властивістю, яка визначає ідеальну дзеркальну поверхню. Для спостерігача явна яскравість ламбертового відбивання є однаковою незалежно від кута зору спостерігача[1]. Більш технічно, яскравість поверхні є ізотропною, а інтенсивність освітлення підкоряється закону Ламберта. Ламбертове відбивання назване на честь Йогана Генріха Ламберта, який представив концепцію ідеальної дифузії у своїй книзі «Фотометрія» 1760 року.

Приклади[ред. | ред. код]

Не шліфована деревина не виражає ламбертового відбивання, натомість деревина оброблена глянцевим покриттям з поліутерану виражає такі властивості, оскільки глянцеве покриття надає йому такі властивості. Прикладами ламбертових поверхонь з високою і низкою здатністю відбиття є сніг, котрий щойно впав та деревне вугілля це приклади наближені. Хоча не всі поверхні мають ламбертове відбивання, це доволі часто є хорошим наближенням і часто використовується коли характеристики поверхонь є невідомими[2]. Спектралон є матеріалом який виражає ідеальне ламбертове відбивання.

Використання в комп'ютерній графіці[ред. | ред. код]

У комп'ютерній графіці ламбертове відбиття часто використовується для моделювання поверхонь, для яких характерне дифузне відбиття світла. Застосування цього методу приводить до того, що всі замкнуті багатокутники (наприклад, трикутники 3D-сітки), відбивають світло однаково у всіх напрямках і мають сталу яскравість при рендерингу.

Інтенсивність світла відбитого точкою залежить лише від напрямку нормалі поверхні у цій точці та напрямку падаючого світла. Вона не змінюється при обертанні вектора нормалі поверхні навколо вектора падаючого світла[3]. Інтенсивність відбиття розраховується як скалярний добуток вектора нормалі поверхні і вектора  напрямку світла , що спрямований від поверхні до точкового джерела світла. Отриманий результат множиться на альбедо поверхні та на інтенсивність світла, що потрапляє на поверхню: ,

де  — інтенсивність дифузно відбитого світла (яскравість поверхні), позначає колір, а  — інтенсивність світла що падає.

Оскільки , де є кутом між напрямками двох векторів, саме тому інтенсивність буде найбільшою, якщо нормаль поверхні направлена в тому ж  напрямку що і вектор світла (,  коли поверхня буде перпендикулярна напрямку світла), і інтенсивність буде найменшою, якщо нормаль є перпендикулярною до  вектора світла  (, коли поверхня направлена паралельно напряму світла).

Ламбертове відбиття полірованих поверхонь, як правило, супроводжується дзеркальним відображенням (блиском). Блискучість поверхні є найбільшою, якщо  спостерігач знаходиться на ідеальній позиції віддзеркалення (тобто, коли напрямок  відбитого світла є відображенням до напрямку  світла  що освітлює поверхню). При тому цей блиск  швидко падає зі зміною напрямку. Ці ефекти моделюється в комп'ютерній графіці з різними моделями дзеркального відображення.

Моделювання інших хвиль[ред. | ред. код]

Хоча Ламбертове відбиваття зазвичай відноситься до відбиття світла об'єктом, цю ж модель можна використовувати для моделювання відбиття від поверхні будь-яких хвиль. Наприклад, при ультразвуковому скануванні внутрішні органи тканини демонструють властивості ламбертового відбиття.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Ikeuchi, Katsushi (2014). Lambertian Reflectance. Encyclopedia of Computer Vision. Springer. с. 441–443. ISBN 978-0-387-30771-8. doi:10.1007/978-0-387-31439-6_534. 
  2. Lu, Renfu (2016). Light Scattering Technology for Food Property, Quality and Safety Assessment (англ.). CRC Press. с. 26. ISBN 9781482263350. 
  3. Angel, Edward (2003). Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach Using OpenGL (вид. third). Addison-Wesley. ISBN 978-0-321-31252-5. Архів оригіналу за 22 листопада 2021. Процитовано 30 серпня 2018.