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Realidade Virtual Aula 6 Remis Balaniuk. Conteúdo Nessa aula estudaremos como definir propriedades das luzes e dos materiais. O render gráfico das cores.

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1 Realidade Virtual Aula 6 Remis Balaniuk

2 Conteúdo Nessa aula estudaremos como definir propriedades das luzes e dos materiais. O render gráfico das cores e outros efeitos nos objetos depende da combinação de características das fontes de luz e dos materiais que compõem os objetos.

3 Cores Basearemos nosso estudo no modelo de cores RGB (red green blue), que define a proporção entre as 3 cores básicas para definir a cor desejada. Cores no OpenGL e no Chai são definidos por 4 valores numéricos reais, RGBA, sendo que o último, chamado Alpha, controla a opacidade do objeto.

4 Luzes Como visto na aula 3, para que a cena virtual seja visível é necessário que pelo seja definida menos uma fonte de luz. Uma luz é definida por uma série de parâmetros: –Ser posicional ou direcional –Posição –Direção –Cores: Ambiente Difusa Refletida Emitida

5 Luzes Definindo o tipo: posicional ou direcional –Uma luz pode ser definida como estando numa posição no infinito ou próxima à cena. –O efeito de ter uma luz no infinito é que seus raios são considerados como sendo paralelos. –Esse tipo de luz é chamado de “direcional”, uma vez que só importa a direção de onde vem. –Equivalente à luz do sol. –Uma luz próxima à cena é chamada de “posicional”. –Sua posição e direção fazem diferença no efeito de iluminação. –Equivalente à luz de uma lâmpada.

6 Luzes No Chai o tipo de fonte de luz é definido pelo método: //! Set this light to be purely directional (true) or purely positional (false) void setDirectionalLight(bool a_directionalLight) { m_directionalLight = a_directionalLight; }

7 Luzes Para a luz direcional só é necessário definir o parâmetro de posição: light->setPos(cVector3d(2,1,1)); Embora soe contraditório, é em função da posição que a direção de onde vem a luz é definida.

8 Luzes Para a luz posicional é necessário definir além posição, a direção da luz. light2->setPos(cVector3d(-2,1,1)); light2->setDirectionalLight(true); light2->setDir(cVector3d(2,-1,-1)); A luz direcional é como uma lanterna, que forma um cone de luz. Para definir o cone é preciso definir um ângulo: light2->setCutOffAngle(30); um ângulo de 180 equivale a uma luz emitindo em todas as direções.

9 Luzes Para a luz posicional é possível ainda definir como o luz dentro do cone é distribuída. –A atenuação define como a intensidade da luz diminui com a distância entre a fonte e os objetos iluminados. –O fator de atenuação é calculado usando a seguinte equação: onde d é a distância entre a luz e o vértice, k c é a constante de atenuação, k l é a atenuação linear e k q a atenuação quadrática.

10 Luzes No Chai a definição da atenuação se faz pelos métodos: //! Set my constant attenuation parameter void setAttConstant(const GLfloat& a_value) { m_attConstant = cClamp(a_value, 0.0f, 1.0f); } //! Read my constant attenuation parameter GLfloat getAttConstant() const { return (m_attConstant); } //! Set my linear attenuation parameter void setAttLinear(const GLfloat& a_value) { m_attLinear = cClamp(a_value, 0.0f, 1.0f); } //! Read my linear attenuation parameter GLfloat getAttLinear() const { return (m_attLinear); } //! Set my quadratic attenuation parameter void setAttQuadratic(const GLfloat& a_value) { m_attQuadratic = cClamp(a_value, 0.0f, 1.0f); } //! Read my quadratic attenuation parameter GLfloat getAttQuadratic() const { return (m_attQuadratic); }

11 Cores x Luzes O modelo de iluminação do OpenGL considera a luz emanada de uma cena como vindo de diferentes fontes: –Luz vinda diretamente de uma fonte (dirigida - diffuse) –Luz vinda do reflexo da luz em um objeto (refletida - specular) –Luz vinda do reflexo em múltiplos objetos e superfícies (ambiente - ambient) –Luz vinda da emissão de um objeto (emitida - emissive) Não adiciona luz à cena no OpenGL, só na intensidade da cor do objeto.

12 Cores x Luzes O modelo de iluminação do OpenGL considera que tanto uma fontes de luz quanto o material de que é feito um objeto que a reflete podem ser descritos definindo a cor que cada tipo de luz (da classificação do slide anterior) tem.

13 Cores x Luzes No Chai tanto as luzes (cLight) como os materiais (cMaterial) possuem as propriedades abaixo: //! Ambient light component. cColorf m_ambient; //! Diffuse light component. cColorf m_diffuse; //! Specular light component. cColorf m_specular;

14 Definindo cores das luzes A cor de uma luz indica qual frequência de luz ela emite. Por exemplo, um quarto iluminado por uma luz branca mas com paredes predominantemente vermelhas poderia ter a seguinte configuração de cores: light->m_ambient.set( 1.0, 0.0, 0.0, 1.0); light-> m_diffuse.set( 1.0, 1.0, 1.0, 1.0); Normalmente a luz refletida (specular) e a luz dirigida (diffuse) tem a mesma cor

15 Materiais Definindo um material: –Classe cMaterial –Um objeto qualquer pode estar associado a um material através da propriedade m_material: cMaterial material2; bola2->m_material = material2; –Configuração de um material: Cores Brilho Fricção Dureza

16 Materiais As cores são definidas como dito anteriormente: material2.m_ambient.set( 0.0, 0.9, 0.2, 1.0 ); material2.m_diffuse.set( 0.8, 0.6, 0.6, 1.0 ); material2.m_specular.set( 0.9, 0.9, 0.9, 1.0 ); No caso de um objeto a definição dessas cores diz quais frequências de luz (cores) ele reflete. –Um objeto de cor vermelha ao receber luz branca absorve as cores verde e azul e reflete a vermelha. –Se um objeto vermelho recebe só luz verde ele não reflete nada (parece preto). –Os valores dos parâmetros RGB nesse caso não indicam uma proporção. –Cada valor indica quanto de cada cor é refletida (1 para reflexão total, 0 para nenhuma reflexão). –Assim a sequência (1,1,1) indica branco e (0.1,0.1,0.1) indica um cinza escuro).

17 Materiais Normalmente num material as cores diffuse (dirigida) e ambient (ambiente) são idênticas (para ser coerente com relação à sua cor). Já a luz specular (refletida) é normalmente branca (para um material com brilho) ou cinza (para um material opaco).

18 Materiais x luzes Combinando cores das luzes e dos materiais para definir a aparência do objeto: –O OpenGL calcula a cor de um objeto combinando os componentes specular, diffuse e ambient das luzes e do objeto. –Por exemplo, se uma luz tem um componente da cor (LR,LG,LB) e o objeto tem o mesmo componente como (OR,OG,OB) o calculo da cor desse componente é obtido com (LR.OR, LG.OG, LB.OB).

19 Brilho O Chai permite a definição do brilho de um objeto usando o método abaixo: //! Set shininess (the exponent used for specular lighting) void setShininess(GLuint a_shininess); //! Get shininess GLuint getShininess() { return (m_shininess); }

20 Transparências É possível configurar um objeto para que pareça transparente. Isso se faz no OpenGL usando uma opção chamada “blending”, que ao mostrar um objeto na tela leva em consideração não só a superfície mais próxima da câmera, mas também as ocultas e também os objetos atrás dele. O controle no OpenGL da transparência se faz através do parâmetro alpha, que é o último da definição RGBA da cor.

21 Transparências no Chai No Chai um objeto transparente é definido usando os métodos abaixo: cubo1->enableTransparency(true); cubo1->setTransparencyLevel(0.6); o método setTransparencyLevel define quanto o objeto é transparente, sendo 0 totalmente transparente e 1 totalmente opcao.

22 Texturas A textura permite que se cubra a superfície de um objeto 3D com um padrão ou imagem. Uma textura é normalmente uma imagem bidimensional. Existem texturas tridimensionais, mas que só fazem sentido para objetos cujo volume interno do objeto é preenchido por elementos geométricos (voxels). Nesses objetos é possível traçar cortes e ver o seu interior, o que num objeto cujo modelo se limita à superfície externa resultaria num objeto oco.

23 Texturas As texturas permitem enriquecer o realismo de uma cena e simplificar a sua modelagem geométrica. Uma parede de tijolos aparentes, por exemplo, precisaria de um grande número de polígonos para descrever cada tijolo, sendo que usando textura com a foto de uma parede é possível definir a parede com dois triângulos ter os detalhes dos tijolos como simples efeito gráfico. Esse recurso é largamente utilizado em aplicações gráficas para criar o efeito de paisagens e outros foto- realismos. Reflexos do ambiente em objetos brilhantes também são conseguidos por texturas.

24 Texturas A textura é normalmente um bitmap como da figura ao lado. Ela pode ser “colada” à superfície do objeto ou combinada com as propriedades do material associado ao objeto. A definição de texturas bidimensionais exige um trabalho quase manual de definir para cada vértice da superfície poligonal onde esse se encontra dentro do bitmap. x y Para criar uma textura realista é preciso buscar uma continuidade do padrão de um triângulo ao próximo. Isso exige um cálculo cuidadoso do posicionamento dos vértices dentro do bitmap, principalmente nos cantos e partes não planas do objeto.

25 Texturas no Chai O Chai possui a classe cTexture2D que permite a definição de texturas bidimensionais. cTexture2D *textura = new cTexture2D(); bool sim=textura->loadFromFile("teste.bmp"); object->setTexture(textura); o método “loadFromFile” permite a carga do bitmap no objeto textura. O método setTexture permite associar um objeto cTexture2D a um cMesh.

26 Texturas no Chai A definição das coordenadas dos vértices dentro da textura se faz pelo método setTexCoord da classe cVertex: int p1 = object->newVertex(-0.5*largura+dx, - 0.5*largura+dy, 0.5*largura+dz); object->getVertex(p1)->setTexCoord(0,0); As coordenadas na textura devem variar entre 0 e 1, sendo (0,0) o extremo superior esquerdo do bitmap e (1,1) o extremos inferior direito. Note que as coordenadas são relativas ao bitmap e não absolutas. Dessa forma não importa o tamanho do bitmap carregado.

27 Texturas no Chai Se tiver sido definido a cor dos vértices ou o material do objeto, a textura é combinada a essas propriedades para gerar a imagem.

28 Exercícios 1)Experimentar variações de materiais e fontes de iluminação no projeto da mesa giratória. 2)Aplicar a textura bricks.bmp aos pilares da mesa giratória.


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