O que é Iluminação? Fenômeno físico resultante da interação de fótons com uma superfícieFenômeno físico resultante da interação de fótons com uma superfície

Motivação

Modelos de iluminação

Conceitos de Raios de Luz luz visão reflexo

Forward Raytracing

Problema do Forward Raytracing

Backward Raytracing

Traçamento de Raios

Interseção do Raio com um objeto

Interseção Raio com esfera Raio: R(t) = R0 + t * Rd, t > 0 Com R0 = [X0, Y0, Z0] e Rd = [Xd, Yd, Zd] X = X0 + Xd * t Y = Y0 + Yd * t Z = Z0 + Zd * t Esfera: Sc = [xc, yc, zc] S: (xs - xc) 2 + (ys - yc) 2 + (zs - zc)2 = Raio 2

Interseção Raio com esfera Substituindo a equação do raio na equação da esfera: (X0 + Xd*t - Xc) 2 + (Y0 + Yd*t - Yc) 2 + (Z0 + Zd*t - Zc) 2 = Raio 2 Desenvolvendo a equação e juntando as constantes: Teremos uma equação da forma: At 2 + Bt + C Onde A = Xd 2 + Yd 2 + Zd 2 B = 2*(Xd * (X0 - Xc) + Yd * (Y0 - Yc) + Zd * (Z0 - Zc)) C = (X0 - Xc) 2 + (Y0 - Yc) 2 + (Z0 - Zc) 2 – Raio 2 Para que de fato a equação resulte numa interseção: At 2 + Bt + C = 0

Interseção Raio com esfera -Se as raizes t 0 e t 1 forem números complexos: não há raízes reais e portanto não há interseção -Se t 0 = t 1 : houve tangencia da reta e a esfera -Se t 0 e t 1 forem distintas e reais: houve interseção. Deve-se calcular qual o ponto mais próximo do observador.

Exercício: Interseção Raio com plano Equação do Plano: Ax + By + Cz = d Determine a equação para interseção com o raio: R(t) = R0 + t * Rd, t > 0 Com R0 = [X0, Y0, Z0] e Rd = [Xd, Yd, Zd] X = X0 + Xd * t Y = Y0 + Yd * t Z = Z0 + Zd * t

Iluminação -Se houver iluminação?

16 Componentes da Iluminação – Ambiente

Componentes da Iluminação – Radiosidade

19 Componentes da Iluminação – Radiosidade

Componentes da Iluminação – Ambiente Cor a = materia. I a

Normal de uma Superfície N

Modelo Phong - Difuso N L Iluminação cos Iluminação cos = L. N

Componentes da Iluminação – Difuso Cor d = Material. cos cos N. L Cor d = K. (N. L)

Componentes da Iluminação – Especular Normal (N) Reflexo (R) Luz (L) Observador ( O )

Componentes da Iluminação – Especular Cor e = Material. (cos n cos O. R Cor e = K. (O. R) n n = 2 n = 5 n = 30

Modelo Phong N L Iluminação cos Iluminação cos = L. N I total = I ambiente + I difusa + I especular

Iluminação

Reflexo e Refração

Recursividade do Ray Tracing

N L Reflexo Transmissão P

Recursividade do Ray Tracing I total = I Phong ( P ) + Raytracing (Reflexo) + Raytracing (Transmissão)

Implementação do Ray Tracing Ray_Tracing (VETOR) Para cada Pixel da Imagem OBJETO_MAIS_PRÓXIMO = NENHUM DISTANCIA_MINIMA = INFINITO Crie um raio do observador ao pixel Para cada Objeto da Cena Se o raio tem interseção com este objeto Se DISTANCIA_MINIMA < distancia (camera até este objeto) OBJETO_MAIS_PRÓXIMO = este objeto Se OBJETO_MAIS_PRÓXIMO == NENHUM Pixel = COR_DE_FUNDO Senão REFLEXO = Calcula_Reflexo (OBJETO_MAIS_PRÓXIMO, LUZ) TRANSMISSÃO = Calcula_Transmissão (OBJETO_MAIS_PRÓXIMO, N) Pixel = Phong(OBJETO) + Ray_Tracing (REFLEXO) + Ray_Tracing (TRANSMISSÃO)

Iluminação por polígonos N 1 cálculo de iluminação por polígono

Iluminação por vértice N2 4 cálculos de iluminação por polígono N1 N3 N4

Iluminação por vértice

Iluminação por pixel n cálculos de iluminação por polígono

Projeção Projeção Ortográfica Assumindo que os vértices estão em coordenadas de eye space A matriz não possui inversa, pois a determinante é nula. Assim, esta é uma transformação sem volta Linhas paralelas permanecem paralelas

Projeção q z x p Z= -d pzpz qxqx pxpx q x -d p x p z = q x -d p x pzpz =

Exercício: Encontre a matriz de Projeção Perspectiva

Projeção Perspectiva