Carlos Oliveiracoliveira@inf.puc-rio.br

Sumário

Descrição e objetivo Iluminação Modelos de Reflexão

Blinn-Phong Cook-Torrance

Implementação Resultados obtidos

Descrição e Objetivo

Implementar um programa para exibir uma ou mais esferas exemplificando os diferentes modelos de reflexão utilizados em CG

Leitura do espectro da luz e conversão para RGB

Implementação de um modelo físico, um fenomenológico e uma BRDF

Iluminação Tipos de fontes de luz

Ambiente: igual em todas as direções Difusa: modelo lambertiano

Modela superfície opaca rugosa a nível microscópico

Refletor difuso ideal: Luz recebida é refletida igualmente em todas

as direções O brilho visto não depende da direção de

visualização Lei de Lambert:

)(cos LNIkIkI lightdlightddiffuse

luz incidente

Iluminação (cont.) Especular

Depende da posição do observador Causada por superfícies lisas ao nível

microscópico Um raio é refletido numa direção única Direção é definida pela direção de incidência

e pela normal Modelo de Phong:

OpenGL

shinynlightsspecular IkI )(cos

shinynsdlightaaad kkIIkI )(coscos

Modelos de Reflexão: vetores

N

LR

V

N – NormalL – LuzV – ObservadorR – RefletidoH – Halfway

R = 2(NL)N – L Modelo Phong padrãoH = (V + L) / 2 Modelo Blinn-Phong (o que foi utilizado)

H

(R)

(L)

x

Fonte

Modelos de Reflexão: Blinn-Phong

Modelo fenomenológico Modelo Blinn-Phong utilizado

Mais eficiente e fisicamente correto que o Phong por utilizar NH ao invés de RV para a componente especular

L(V) = ka La + kd Li (NL) + ks Li (NH)n

Modelos de Reflexão: Cook-Torrance

Modelo físico – técnica baseada na física da superfície

F – Fórmula de Fresnel D – Rugosidade das microfacetas G – Distribuição geométrica das

microfacetas

))((

1

VNLN

FDGf s

Modelos de Reflexão: Cook-Torrance (cont.) Fórmula de Fresnel – derivada das

equações de Maxwell Luz incidente normal reflete cor da

superfície Luz incidente tangencial reflete cor da luz Reflexão aumenta à medida que a

incidência se torna tangencial Coeficientes

i – ângulo de incidência relativo a H t – ângulo de refração relativo a H i = arccos(LH) sin(t) = sin(i) /

)(cos

)(cos1

)(sin

)(sin

2

12

2

2

2

ti

ti

ti

tiF

Modelos de Reflexão: Cook-Torrance (cont.) Rugosidade das Microfacetas – caracteriza

os declives das microfacetas Utilizamos a função de distribuição de

Beckman para superfícies rugosas

m pequeno (e.g. 0.2) determina superfícies suaves, m grande (e.g. 0.8) determina superfícies rugosas

α = arccos(NH)

42

))/(tan(

cos

2

m

eD

m

Modelos de Reflexão: Cook-Torrance (cont.)

Distribuição geométrica das microfacetas – modelo Torrance-Sparrow Sombreando – luz incidente não alcança

o material

Mascarando – luz refletida não alcança o observador

Utilizamos o mínimo

Gs = 2(NH)(NV)/(VH)

Gm = 2(NH)(NL)/(VH)

G = min(1, Gs, Gm)

Implementação

Espectro da luz incidente Leitura do arquivo no formato

<lambda>,<intensidade><lambda>,<intensidade>...

Conversão do espectro para XYZ Conversão de XYZ para RGB

780

380

780

380

780

380

)()(

)()(

)()(

dzPkZ

dyPkY

dxPkX

780

380

)()(

100

dy

k

w

Implementação (cont.)

Desenhar as duas esferas na tela, utilizando o RGB da luz calculado no passo anterior A primeira utilizando o modelo Cook-

Torrance de iluminação A segunda utilizando o modelo Blinn-

Phong

Resultados Obtidos