Nhƣ ta đã biết ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt, nó là một đối tƣợng rất phức tạp và để thể hiện nó đòi hỏi ngƣời lập trình phải xâu chuỗi những kiến thức trong các lĩnh vực khác nhau nhƣ vật lý, toán học. Trong phần này luận văn trình bày một số khái niệm về nguồn sáng các đơn vị đo lƣờng cho nguồn sáng dựa trên các kết quả nghiên cứu từ các lĩnh vực khác. Đây là những lý thuyết cơ bản của
thiết với nhau “có ánh sáng thì mới có bóng, và bóng là sự thể hiện của ánh sáng”. Ánh sáng truyền đi trong không gian khi đến một bề mặt nó tƣơng tác với bề mặt, sự tƣơng tác này đƣợc thể hiện thông qua hai hiệu ứng chính là “bóng bề mặt”, và “bóng đổ” có thể gọi chung chúng là bóng. Hiệu ứng “bóng bề mặt” xảy ra khi ánh sáng đến bề mặt, và phản xạ lại môi trƣờng một lƣợng ánh sáng nhất định theo các hƣớng khác nhau, trong đó có một phần đến đƣợc mắt, tác động lên hệ thần kinh thị giác, vì vậy chúng ta quan sát đƣợc đối tƣợng. Theo định luật truyền thẳng ánh sáng khi đến một bề mặt không trong suốt thì bị cản lại, và không thể tiếp tục đƣợc truyền đi theo hƣớng đến, vì vậy mọi điểm phía sau sẽ không có sự chiếu sáng từ nguồn sáng hiện tƣợng nhƣ vậy đƣợc gọi là hiệu ứng “bóng đổ”.
Trong quang học sóng, ánh sáng là một loại sóng điện từ trƣờng do đó nó cũng tuân theo các định luật của sóng nhƣ định luật truyền thẳng, định luật phản xạ, khúc xạ, .. Trong trƣờng hợp này năng lƣợng của ánh sáng đƣợc thể hiện hiện bằng các dao động điện từ trƣờng. Hƣớng dao động điện trƣờng và từ trƣờng vuông góc với nhau tạo ra cách ánh sáng truyền đi trong không gian. Loại ánh sáng có thành phần sóng điện trƣờng (từ trƣờng) giao động trên một mặt phẳng cố định đƣợc gọi là ánh sáng
“phân cực tuyến tính”, hoặc đơn giản là “phân cực”. Dựa vào đặc tính phân cực của
ánh sáng khi đi qua một số loại vật liệu nhất định mà ngƣời ta đã xây dựng lên các hệ thống hiển thị hình ảnh 3D, ví dụ nhƣ hệ thống máy chiếu 3D, ti vi 3D, kính 3D vv...
Sự xuất hiện của các thiết bị này là một trong những động lực quan trọng nhất tạo nên sự phát triển của lĩnh vực VR hiện nay.
Trong quang học hạt, năng lƣợng ánh sáng đƣợc thể hiện dƣới hình thức của các hạt photon dịch chuyển trong không gian với vận tốc ánh sáng. Mỗi photon mang
một mức năng lƣợng nhất định, mức năng lƣợng này phụ thuộc vào tần số hay độ dài bƣớc sóng của ánh sáng.
Khả năng quan sát của con ngƣời với mỗi loại ánh sáng là khác nhau, bằng thực nghiệm ngƣời ta đã chứng minh con ngƣời có khả năng nhìn đƣợc ánh sáng với bƣớc sóng nằm trong khoảng (380nm - 780nm), ánh sáng có bƣớc sóng lớn hơn đƣợc gọi là hồng ngoại, và nhỏ hơn là tử ngoại đây là những loại ánh sáng mà con ngƣời không có khả năng quan sát đƣợc. Khả năng nhìn của con ngƣời với mỗi loại ánh sáng trong khoảng nhìn đƣợc là không giống nhau. Hình 2.1 là đồ thị thể hiện khả năng quan sát của con ngƣời với từng mức sóng cụ thể của ánh sáng.
Hình 2.1. Khả năng quan sát của con người tương ứng với từng mức sóng
Trong đồ họa 3D tính chất sóng - hạt của ánh sáng đƣợc trừu tƣợng hóa thông qua các quy luật, việc xây dựng các quy luật này phần lớn dựa vào các quy luật hình học, và các quy luật quang học. Các phần nội dung dƣới đây sẽ trình bày một số đơn vị sử dụng trong việc đo lƣờng ánh sáng [7], [14], [26], [28].