Principe de la radiosité

Si vous avez fait un peu de physique au cours de votre vie, vous connaissez sans doute le principe de 'dualité onde-particule de la lumière', qui dit, pour résumer, que la lumière se comporte à la fois comme une particule et comme une onde (tout est dans l'intitulé du principe :). Les algorithmes classiques de rendu (lancer de rayon (raytracing), z-buffer (tampon de profondeur) et sa variante scanline (balayage)) utilisent l'aspect particulaire de la lumière en simulant le trajet des rayons lumineux. La radiosité est basée pour sa part sur les propriétés ondulatoires de la lumière.

Historiquement, les algorithmes de radiosité sont nés de l'adaptation à la lumière d'un modèle mis en place par des physiciens pour matérialiser les transferts de chaleur. Le principe global de la radiosité et de simuler les échanges énergétiques induits par les ondes lumineuses dont la longueur d'onde détermine la couleur.

Considérons une scène simple modélisée par un maillage polygonal : une pièce vide contenant un cube. Les éléments de base utilisés par la radiosité sont les patches (éléments de surface plans) : chacune des faces du cube et de la pièce est un patch. Chacun des patches va recevoir de l'énergie des autres faces en absorber une certaines partie (en fonction des propriétés du patch (le matériau)), et renvoyer le reste vers les autres patches. L'énergie transmise d'un patch A à un patch B est fonction de la distance entre les patches, de leurs orientations respectives, et de la présence éventuelle d'autres patches faisant occlusion.

Calculs des échanges énergétiques entre patches	Cas d'occlusion

Bien sûr, pour obtenir un échange de lumière, il faut qu'il y ait des sources : certains patchs sont définis comme étant émetteurs de lumière. Dans notre scène exemple, on peut définir le plafond comme patch émetteur, ou bien rajouter une sphère dont chaque facette sera émettrice.