PSI-2652: Processamento, Síntese e Análise de Imagens II Rodrigo Debczynski Fernandes – n°USP Prof. Marcio Lobo

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 Para solucionar esses problemas usaremos modelos sofisticados (por conseqüência 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

Também conhecido como ray casting, determina o grau de visibilidade de superfícies, traçando raios imaginários de luz a partir da posição da câmera (viewer) até os objetos da cena

Vários raios não são capturados pela câmera Traçar todos os raios provenientes da fonte de luz, é muito custoso... Mais eficiente é traçar raios a partir da câmera (apenas os que contribuem para a imagem)

Considera – luz emitida pelas fontes de luz – luz transmitida pelos objetos – luz refletida pelos objetos Em ambientes reais – a maior parte da luz não provém diretamente de fontes de luz

Um centro de projeção COP e um plano de imagem são definidos. O plano de imagem é dividido em áreas do tamanho de um pixel Viewer rays são traçados do COP, passando por cada pixel da cena Assumindo que os objetos na cena são opacos, cada raio lançado vai: 1 interceptar uma superfície 2 interceptar uma fonte de luz 3 perder-se no infinito (background)

Considera – sombras – reflexão – refração São lançados raios primários (refração e reflexão) e raios secundários (refração e reflexão das sombras), recursivamente

Demonstraçã o:

Modelo independente da posição da câmera Ideal para cenas compostas por superfícies perfeitamente difusas Suponha uma cena simples: – todas as superfícies são perfeitamente difusas – renderizando esta cena com uma fonte de luz distante, cada superfície terá uma cor constante – sendo uma cena real, alguns reflexos da parede vermelha serão lançados na parede branca, gerando alguns reflexos vermelhos em algumas partes na mesma – o inverso também deve acontecer (reflexos brancos sobre a parede vermelha…)

Radiosidade é a taxa com que a energia deixa a superfície de um objeto É a soma das taxas com que ela emite energia e reflete ou transmite energia originada nela ou em outras superfícies do ambiente Nos modelos de iluminação vistos, as fontes de luz são tratadas separadamente, não recebendo luz umas das outras Nos métodos baseados em radiosidade, as fontes de luz são superfícies emissoras de luz presentes na cena

O método discretiza todas as superfícies em pedaços de superfície (patches) de área finita, emitindo/refletindo luz uniformemente em sua área Os algoritmos assumem, a conservação da energia no ambiente, ou seja, a cena é fechada Cada patch é considerado emissor e refletor opaco Lambertiano (reflexão difusa)

Como cada patch interage em termos de energia com todos os outros da cena, a radiosidade de um patch é dada por uma equação que determina que a energia que deixa um patch é a soma da energia emitida e da energia refletida Energia refletida = soma da luz incidente atenuada pelo fator de refletividade

Com base na interação da energia entre as várias superfícies da cena, inclusive emissoras de luz, estes algoritmos substituem a equação de iluminação vista por um termo que representa a interação entre os objetos Desta forma, são independentes da posição do observador, ou melhor, o cálculo da intensidade dos pontos é independente Após este cálculo, várias imagens podem ser criadas apenas alterando-se a posição do observador

Combinar ray-tracing e radiosidade parece a forma mais óbvia de obter melhor modelagem do fenômeno especular e da interação difusa Mas é complexo e requer duas passagens sobre a cena: –Na primeira, independente da posição do observador, as radiosidades são calculadas levando em conta, também, o fato de que patches podem refletir luz especularmente –Na segunda passagem, dependente do observador, para cada pixel a ser exibido é emitido um raio que combina as radiosidades dos patches especulares Bibliografia (sites pesquisados)