PEE 5789 Conceitos Avançados de Síntese de Imagens AULA 03 Modelos Globais de Iluminação Marcio Lobo Netto LSI - PEE - EPUSP Universidade de São Paulo
aula 03PEE Objetivo desta Aula Rever o modelo local de iluminação Analisar suas limitações Apresentar o conceito de iluminação global Apresentar os modelos de iluminação global Fazer referência aos métodos computacionais usados –Radiosity –Ray-tracing
aula 03PEE Programa da Disciplina Apresentação do curso Motivação - apresentação de imagens Áreas correlatas dentro da computação gráfica Conceito da simulação do processo físico de obtenção de imagens Simulação usando modelos locais de iluminação Limitações dos métodos baseados em modelos locais Simulação usando modelos globais de iluminação Método de Ray-Tracing Método de Radiosity Conceitos de Compositing Conclusão
aula 03PEE Limitações dos métodos baseados em modelos locais de iluminação realismo da imagem fidelidade da simulação do processo físico decorrências –efeitos de sombra e penumbra –efeitos de iluminação secundária (indireta) –efeitos do meio
aula 03PEE realismo da imagem capacidade de gerar uma imagem sintetizada pelo computador que se pareça com uma imagem que fosse obtida por fotografia –imagem foto realista a imagem só precisa parecer realista –não é obrigatória a sua fidelidade com uma possível imagem real –permite portanto o uso de truques para sua geração –pode ser sintetizada usando »modelos globais de boa qualidade »modelos locais e manipulação artística
aula 03PEE fidelidade da simulação do processo físico capacidade de gerar uma imagem sintetizada pelo computador que seja indistingüível de uma imagem que fosse obtida por fotografia –imagem foto realista a imagem precisa conter todos os possíveis efeitos da imagem real –é obrigatória a sua fidelidade com uma possível imagem real –não permite portanto o uso de truques para sua geração –pode ser sintetizada usando »modelos globais de boa qualidade
aula 03PEE deficiências do modelo local efeitos de iluminação secundária (indireta) –somente a iluminação direta é computada –em cenas abertas (luz do dia) não apresenta muito problema –em cenas fechadas o efeito indireto é importante
aula 03PEE deficiências do modelo local (2) efeitos de transparência e reflexão especular não são verdadeiramente considerados –artifícios como reflexion mapping podem ser usados
aula 03PEE deficiências do modelo local (3) efeitos de sombra e penumbra são incompletos –somente sombra (penumbra) por iluminação direta
aula 03PEE deficiências do modelo local (4) efeitos do meio –partículas em suspensão »poeira »fumaça »nuvens –meios viscosos »líquidos
aula 03PEE Simulação usando modelos globais de iluminação conceito da iluminação indireta (global) –interação direta entre objetos e fontes de luz e também indireta entre objetos conceito do balanço de energia luminosa (radiosidade) –radiosity –radiance conceito do percurso do raio de luz (ray-tracing) –o raio de luz –interação do raio com superfícies - novos raios –o estudo da luz como partícula (particle tracing) equação geral da iluminação global (Kajiya)
aula 03PEE Modelos globais de iluminação o conceito da iluminação indireta (global) –interação direta entre objetos e fontes de luz e também indireta entre objetos L r (ω r ) = f r (ω i ω r )L i (ω i ) cos i dω i
aula 03PEE conceito do balanço de energia luminosa –radiosity (escalar sem considerar direção) –radiance (vetorial considerando a direção)
aula 03PEE
aula 03PEE θ H(x) = L i (x, θ, Φ) cos dω dω = cos ’ dy / r 2 θ’ Φ θ dy dx
aula 03PEE dx dy dy 1, 1 ’ dy 2, 2 ’ dy 3, 3 ’
aula 03PEE L i (x, θ, Φ) = L(y, θ’, Φ’) (o que chega é igual ao que sai) L(y, θ’, Φ’) = B(y) / (considerando que emita uniformemente em todas as direções) H(x) = 1/ {B(y) cos cos ’ / r 2 } V(x, y)dy y S
aula 03PEE B(x) = E(x) + ρ d (x) B(y){cos cos ’ / r 2 } V(x, y)dy y S Fator de visibilidade V(x, y) = 0 se as superfícies não são mutuamente visíveis = 1 se as superfícies são mutuamente visíveis Fator de Forma F ij = (1/A i ) {cos cos ’ / r 2 } V(x, y)dydx xi yj