Для этого в неинтерактивных приложениях чаще всего используются методы трассировки лучей, фотонных карт, излучательности и т. д. Все эти методы обладают очень большой вычислительной ёмкостью и в связи с этим не пригодны для использования в интерактивной компьютерной графике. К сожалению, стандартные методы интегрирования по источникам окружения большого масштаба [8], включая трассировку лучей методом Монте-Карло [7][21][25], метод излучательности (radiosity) [6], а также многопроходный разделённый рендеринг от нескольких источников света [17][27][36], не подходят для интерактивного рендеринга. Поэтому интерактивные приложения используют небольшой набор точечных источников света для вычисления освещения и сравнительно простые материалы объектов (модели освещённости).
Для создания средствами компьютерной графики физически адекватных, реалистичных изображений необходима детальная информация о светорассеивающих свойствах изображаемых поверхностей. Общепринятой формой представления такой информации является так называемая обобщенная двулучевая функция распределения света (далее ОДФРС), также часто встречающаяся в зарубежной литературе как BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function). Во многих случаях, как будет показано далее, всегда существует возможность разложить эту функцию на двулучевую функцию рассеянного света (далее ДФРС) и двулучевую функцию отражательной способности (далее ДФОС).
Полное реалистичное освещение в интерактивном режиме насчитывает три проблемы:
* необходимо моделировать сложные, изменяющиеся в пространстве ДФРС и ДФОС для различных материалов,
* необходимо интегрирование по полусфере направлений освещения;
* необходимо учесть затенение.
Большое количество исследований было сфокусировано на разложении ОДФРС (так называемые ламбертовые и видозависимые отражения), для решения проблемы интегрирования по полусфере путём представления входящего освещения в точке поверхности как суммы направленных или точечных источников. Таким образом, интегрирование по полусфере довольно легко упрощается до генерации ОДФРС или выборки табличных, предрасчитаных в нескольких точках, значений, но усложняется для больших источников света. Вторая ветвь исследований идёт в сторону расчета освещённости и предварительной свёртки с различными ядрами [5][14][19][24][34]. Таким образом, решается проблема интегрирования по полусфере, но ценой игнорирования затенения и локальных свойств поверхности, так как свёртка предполагает прямой с не затенённым и не преломлённым потоком света. И последняя ветвь: существуют довольно искусные техники приближений более сложных световых окружений, особенно для самозатенения. Таким образом, интегрирование по полусфере входного светового потока является довольно важной проблемой; эти методики непригодны для динамического освещения.
В данной статье рассматривается метод комплексного расчета освещения от неточечных источников произвольной конфигурации (глобальное освещение) для интерактивной визуализации изотропных комбинированных (представимых в виде композиции идеально диффузного и идеально зеркального) материалов с учётом самозатенения с использованием аппаратного ускорителя.