В основных моделях освещения и алгоритмах удаления невидимых линий и поверхностей рассматриваются только непрозрачные поверхности и объекты. Однако существуют и прозрачные объекты, пропускающие свет, например, такие, как стакан, ваза, окно автомобиля, вода. При переходе из одной среды в другую, например из воздуха в воду, световой луч преломляется; поэтому торчащая из воды палка кажется согнутой. Преломление рассчитывается по закону Снеллиуса, который утверждает, что падающий и преломляющий лучи лежат в одной плоскости, а углы падения и преломления связаны формулой

В простейших реализациях эффекты прозрачности преломления вообще не рассматриваются. Кроме того, не принимается во внимание, как путь, пройденный лучом в среде, влияет на его интенсивность. Самые ранние разработки в этой области принадлежат Ньюэлу. Простое пропускание света можно встроить в любой алгоритм удаления невидимых поверхностей, кроме алгоритма с z-буфером.

Существует два варианта аппроксимации - линейная и нелинейная.

Прозрачные многоугольники или поверхности помечаются, и если видимая грань прозрачна, то в буфер кадра записывается линейная комбинация двух ближайших поверхностей. При этом интенсивность

где I₁ - видимая поверхность, I₂ - поверхность, расположенная непосредственно за ней, t - коэффициент прозрачности I₁. Если поверхность совершенно прозрачна, то t = 0, а если непрозрачна, то t = 1. Если I₂ тоже прозрачна, то алгоритм применяется рекуррентно, пока не встретится непрозрачная поверхность или фон. Если многоугольники записываются в буфер кадра в соответствии с приоритетами глубины, как в алгоритме Ньюэла-Санча, тогда I₂ будет соответствовать значению, записанному в буфер кадра, а I₁ - текущей поверхности.

Для криволинейных поверхностей, например, таких, как ваза или бутылка, линейной аппроксимации недостаточно, так как вблизи контурных линий прозрачность уменьшается из-за толщины материала. Чтобы точнее изобразить это явление, Кэй предложил несложную нелинейную аппроксимацию на основе z-составляющей нормали к поверхности. В частности, коэффициент прозрачности

где t_min и t_max - минимальная и максимальная прозрачность объекта, n_z есть z- составляющая единичной нормали к поверхности, р - коэффициент степени прозрачности, t - прозрачность пиксела или точки объекта.

Простое пропускание света можно встроить в любой алгоритм удаления невидимых поверхностей, кроме алгоритма с z-буфером.

Для алгоритма, использующего z-буфер, последовательность действий такова:

Для каждого многоугольника:

• если многоугольник прозрачен, то внести его в список прозрачных многоугольников;
• если многоугольник непрозрачен и z > z-буфер , то записать его в буфер кадра для непрозрачных многоугольников и скорректировать этот буфер.

Для каждого многоугольника из списка прозрачных многоугольников:

• если z > z-буфер , то прибавить его коэффициент прозрачности к значению, содержащемуся в буфере весовых коэффициентов прозрачности;
• прибавить его интенсивность к значению, содержащемуся в буфере интенсивности прозрачности, в соответствии с правилом

где I_bn - новое значение интенсивности, I_b0 - старое значение интенсивности, записанное в буфере интенсивности прозрачности, I_с - интенсивность текущего многоугольника, t_b0 - старый коэффициент прозрачности из буфера весовых коэффициентов прозрачности, t_с - коэффициент прозрачности текущего многоугольника. Таким образом, получается взвешенная сумма интенсивностей всех прозрачных многоугольников, находящихся перед ближайшим непрозрачным многоугольником.

Объединим буферы интенсивности для прозрачных и непрозрачных многоугольников в соответствии с правилом

где I_fb - окончательная интенсивность в буфере кадра для непрозрачных многоугольников, a I_fb0 - старое значение интенсивности в этом буфере.

Эту процедуру удобнее использовать в сочетании с алгоритмом построчного сканирования с z-буфером, поскольку для полного алгоритма с z- буфером требуется очень много памяти.

Следующий вопрос: 42. Учет фактуры при создании реалистических изображений.

Предыдущий вопрос: 40. Построение теней при создании реалистических изображений. Учет теней в алгоритмах удаления невидимых поверхностей.