modelos de iluminação alex f. v. machado. modelos de iluminação
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Modelos de ILuminação
Alex F. V. Machado
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Modelos de ILuminação
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Modelos de Iluminação
• Modelos locais– Apenas caminhos do tipo fonte luminosa → superfície
→ olho são tratados– Esforço computacional baixo– Principal método: Phong
• Modelos globais– Considera também a iluminação que é refletida ou
refratada por outras superfícies– Maior grau de realismo– Principais Métodos: ray tracing e radiosidade
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Modelos de Iluminação Local
• O Modelo Phong permite calcular o valor da intensidade de um raio luminoso em função da orientação da superfície, da posição da câmara, da posição da fonte de luz e das propriedades da superfície.
• Considera que a reflexão da energia luminosa por uma superfície corresponde à combinação linear de três componentes:– Luz Ambiente– Reflexão Difusa– Reflexão Especular
(varia conforme o ângulo de observação)
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Modelos de Iluminação Local
Componentes do Modelo de Phong
Difusa Especular Ambiente
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Modelos de Iluminação Local
Componentes do Modelo de Phong
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Luz Ambiente
• O modelo de Phong assume que as únicas superfícies que vão estar visíveis são aquelas que são diretamente iluminadas por fontes de luz.
• Todas as superfícies da cena vão ser iluminadas por uma fonte de luz ambiente, com intensidade, Ia, de valor constante, a qual resulta de múltiplas reflexões da luz nas superfícies da cena.
• O modo como cada superfície reflete a luz ambiente depende do valor do coeficiente de reflexão ambiente ka do material o qual pode ter valores entre 0 e 1.
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Reflexão Difusa(Modelo Lambertiano)
• Quando a superfície do material apresenta uma estrutura muito irregular a energia é refletida em todas as direções de igual modo, e o seu valor depende unicamente do ângulo entre o raio incidente e a normal à superfície do objeto.
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Reflexão Difusa
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Reflexão Especular• Esta reflexão refere-se ao comportamento de superfícies
polidas e ângulo de observação.
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Reflexão Especular
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Sombreamentos
• Constante
• Gouraud
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Sombreamento Constante
• No modelo de sombreamento constante é utilizada a normal da face para calcular uma cor a qual é usada para sombrear toda esta face.
• Assim, sabendo a posição da fonte de luz, a normal da face e as propriedades do material, é possível aplicar o modelo de reflexão de Phong e obter uma intensidade da energia luminosa refletida a qual pode ser aplicada no sombreamento dos pixels que cobriram a superfície.
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Sombreamento de Gouraud
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Sombreamento de Gouraud
• No método de sombreamento de Gouraud a influência de faces adjacentes é complementada através do cálculo de normais em cada vértice da malha das faces.
• Estas normais são obtidas por interpolação das normais de todas as faces que partilham um mesmo vértice.
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Modelos de ILuminação Globais
• Modelos de iluminação local são limitados:– cada objeto é renderizado localmente, não prevendo
a influência de uns sobre os outros.– não é considerada a geração de sombras sobre
outros objetos.
• Solução: uso de modelos mais sofisticados que, por consequência, são também mais lentos:– Ray-tracing: ideal para superfícies com alto grau de
especularidade (reflexos e transparências)– Radiosidade: bom para cenas com superfícies
difusas, como interiores de prédios.
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Modelos de ILuminação Globais
Em Física:• Superfície especular: superfície
perfeitamente polida, no qual os raios luminosos são refletidos numa única direção.Ex: bloco de vidro.
• Superfície difusa: superfície irregular em que os raios refletidos se propagam em diversas direções.Ex: paredes, folhas, móveis
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
Considera:
• Iluminação Direta• Reflexão entre objetos• Refração entre objetos• Sombras entre objetos
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
• Iluminação Direta
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
• Reflexão
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
• Refração
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Modelos de ILuminação Globais
Ray Tracing
• Sombreamento
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Modelos de ILuminação Globais
Radiosidade
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Modelos de ILuminação Globais
Radiosidade
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Modelos de ILuminação Globais
Radiosidade
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Modelos de ILuminação Globais
Radiosidade
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Modelos de ILuminação Globais
Radiosidade
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Modelos de ILuminação Globais
Radiosidade
Variação no número de patches