Belo Horizonte (MG), junho de 2004

Apresentação em tema: "Belo Horizonte (MG), junho de 2004"— Transcrição da apresentação:

1 Belo Horizonte (MG), junho de 2004
O que é uma fonte de luz? Baseado no artigo “What Is a Light Source?”, de M. Langer & S. Zucker Aluno: Vilar Fiuza da Camara Neto Belo Horizonte (MG), junho de 2004

2 Estrutura da apresentação
Introdução Iluminação de uma cena Raios luminosos Fontes de luz Dimensões Classificação Raios luminosos × fontes de luz

3 Introdução Há vários tipos de fontes de luz, cada um com um modelo matemático distinto Fontes pontuais, lasers, luz solar, tubos fluorescentes, etc. Problema: Distinção dos modelos não permite uma abordagem matemática universal Objetivo: Criar um modelo unificado capaz de representar todos os tipos de fontes de luz

4 Iluminação de uma cena A iluminação de uma cena depende das características das fontes de luz: geometria, orientação, intensidade, coloração, etc. Visto de outra maneira, pode-se dizer que a iluminação de uma cena depende apenas dos raios luminosos que percorrem a cena e interagem com os objetos: emissão, reflexão, absorção, dispersão, refração, etc.

5 Definições Espaço livre F é o volume limitado, conectado e aberto de uma cena que não interfere nos raios luminosos Borda do espaço livre F é a superfície contínua que limita F Um raio luminoso é um segmento de reta orientado, limitado por dois pontos de F e cujos pontos (fora os extremos) estão contidos em F Por conseqüência da definição, a energia de um raio luminoso é constante

6 Parametrização do raio luminoso (1/3)
Um raio luminoso pode ser descrito através das seguintes informações: As coordenadas do seu ponto de cruzamento com um dado plano de referência (Pz0 = { z = z0 }); e O vetor que determina a sua direção e sentido.

7 Parametrização do raio luminoso (2/3)

8 Parametrização do raio luminoso (3/3)
Essa parametrização pode ser feita com quatro valores escalares: Coordenadas: (x0, y0, z0)  Dois valores: x0, y0 Vetor direcional: (p0, q0, 1)  Dois valores: p0, q0 Assim, um raio luminoso pode ser descrito pela quádrupla (x0, y0, p0, q0)

9 Fontes de luz De modo geral, uma fonte de luz cria um conjunto de raios luminosos contíguos, cuja direção pode ou não variar. Exemplos: Fonte de luz solar  Feixe de raios paralelos Iluminação natural em um dia nublado  Raios que partem de todos os lugares, em todas as direções Lâmpada comum (fonte de luz pontual)  Raios divergentes Tubo de lâmpada fluorescente  Raios que partem em todas as direções, a partir de uma reta

10 Fontes de luz: Geometria (1/2)
Como descrever todos esses modelos segundo uma única convenção? Pode-se modelar a geometria de uma fonte de luz fixando-se intervalos dos parâmetros (x0, y0, p0, q0), definindo um conjunto (contíguo) de raios luminosos Tais intervalos podem ser descritos por quatro valores que descrevem esses limites: (hx, hy, hp, hq)

11 Fontes de luz: Geometria (2/2)
Geometria de uma fonte de luz: Descrita por (x, y, p, q), onde Ou simplesmente descrita por (hx, hy, hp, hq)

12 Fontes de luz: Dimensões
Alguns modelos ideais de fontes de luz são representados quando os parâmetros h* tendem a 0 ou a  A dimensão de uma fonte de luz corresponde ao número de parâmetros h* diferentes de 0

13 Fontes de luz unidimensionais (1D)

14 Fontes de luz bidimensionais (2D)

15 Outras fontes de luz (0D, 3D, 4D)

16 Tabela de classificação de fontes de luz (1/2)
Exemplo não-ideal Modelo ideal hx hy hp hq Dim Céu nublado Fonte uniforme  4D Scanner Cyberware 3D Tubo fluorescente Fonte linear Luz solar Fonte pontual no infinito 2D Céu nublado através de uma fresta Distribuição uniforme de raios no plano

17 Tabela de classificação de fontes de luz (2/2)
Exemplo não-ideal Modelo ideal hx hy hp hq Dim Lâmpada com lâmi-nas perpendiculares Leques de raios perpendiculares a uma fonte linear  2D Lâmpada comum Fonte pontual Luz solar através de uma fresta na porta Raios paralelos no plano 1D Holofote giratório Leque de raios Laser ou holofote Raio simples 0D

18 Raios luminosos × fontes de luz (1/3)
Nem todos os raios luminosos provêm de fontes de luz! Ex.: Espelhos, vasos translúcidos, paredes claras, etc. Deve-se separar os raios que provêm de fontes de luz (raios-fonte) dos raios causados pela interação da iluminação primária com os objetos da cena Classificação não deve depender do conhecimento de objetos externos à cena (por exemplo, das características das fontes de luz)

19 Raios luminosos × fontes de luz (2/3)
Solução: Definição do conjunto de raios-fonte: “Menor conjunto de raios luminosos que, se fossem eliminados (absorvidos no ponto de origem), tornariam a cena completamente escura”. Conceito inclui o critério minimalista: a eliminação apenas dos raios gerados por uma fonte de luz elimina automaticamente os efeitos secundários, como reflexão, difusão, etc.

20 Raios luminosos × fontes de luz (3/3)
Uma vez conhecendo-se os raios-fonte, procura-se agrupá-los pela parametrização (x0, y0, p0, q0)  Cada grupo corresponde a uma fonte de luz independente Deve-se levar em conta os 4 parâmetros, não só a posição. Ex.: Várias fontes de luz externas iluminando um quarto através de uma única janela  raios partem da mesma origem (superfície da janela), mas agrupam-se em direções distintas