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

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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Ray Tracing

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Modelos de ILuminação Globais

Ray Tracing

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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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Radiosidade

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Radiosidade

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Radiosidade

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Radiosidade

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Radiosidade

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