valaistusmallien

Valaistusmallit ovat matemaattisia malleja, joita käytetään tietokonegrafiikassa kuvaamaan sitä, miten valo vuorovaikuttaa pintojen kanssa. Niiden avulla määritetään, miltä kappale näyttää valon vaikutuksesta: väri, kirkkaus sekä varjo- ja heijastusalueet. Mallit jakautuvat usein lokaaleihin malleihin ja globaalin valaistuksen malleihin. Lokaalit mallit ottavat huomioon vain suoran valon sekä pinnan ominaisuudet ja katselukulman, kun taas globaalit mallit huomioivat myös epäsuoran valon ja useat heijastukset.

Perusominaisuuksiin kuuluu difuuseen heijastukseen tähtäävä Lambertin lain mukainen jakautuminen, jolloin valo hajautuu pintaan suhteessa normaalin kulmaan. Spekularinen (kiilto) heijastus kuvaa kiiltävää nappi- tai kiiltokohdetta ja siihen käytetään yleisesti Phong- tai Blinn-Phong -malleja. Ambient- eli ympäristövalo lisätään, jotta pinnat eivät näyttäisi kokonaan pimeiltä ilman suoraa valoa.

Fysiikkaan perustuvia malleja ovat Cook-Torrance ja mikrofacet-uvioinnin pohjalta rakennetut mallit, joissa käytetään BRDF:tä (bidirectional reflectance distribution function). Näissä huomioidaan Fresnel-ilmiö, geometria ja mikrofacet-jakauma sekä pinnan karkea pinta. Tällaiset mallit ovat energian säilyttäviä ja tarjoavat realistisemman valon käyttäytymisen erityisesti metallisten ja monimutkaisten materiaalien kanssa.

Nykyään fyysisesti perustuva renderöinti (PBR) yhdistetään materiaaliparametreihin kuten albedo, metallisuus ja roughness, jotka ohjaavat BRDF:ää. Globaalissa valaistuksessa käytetään tekniikoita kuten path tracing tai radiosity, jotka huomioivat valon moninkertaiset heijastukset ja valaistuksen kokonaisvaltaisemman vaikutuksen.