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PublicouThomaz Casco Alterado mais de 9 anos atrás
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1 Iluminação Global Rodrigo de Toledo UFRJ, CG1, 2010.2
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2 Agenda Motivação Conceitos –Radiometria –Ângulo sólido –BRDF –Render equation Principais algoritmos –Traçado de raio (e photon mapping) –Radiosidade Exercícios
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Iluminação direta N R V Phong
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4 Textura Resultado pouco real... Mas pode melhorar com textura...
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5 Bump/Normal mapping Jim Blinn em 1985
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6 Bump/Normal mapping vetores normais [x,y,z] mapeados em cores [r,g,b]
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7 Bump/Normal mapping Interativo nas placas gráficas atuais
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8 Displacement mapping (mapa de deslocamento) Normalmente representado por uma mapa de altura O mapa de altura é aplicado sobre uma malha original gerando a malhar resultante Vantagem: silhueta Desvantagem: muitos polígonos
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9 Displacement mapping (mapa de deslocamento)
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10 Bump X displacement mapping Porém, não resolve a iluminação indireta!
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11 Por que iluminação global? Cornell Box
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12 Cáustica
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13 Rendering Equation Kajiya, 1986 The “rendering equation” Antes alguns conceitos: –Radiometria –Ângulo sólido –BRDF
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14 Radiometria (1/4) Potência radiante (fluxo radiante, radiant power) –Total de fluxo de energia de/para/através uma superfície por unidade de tempo. –Medido em Watt (joule/s) –Observe que independe: Da superfície emissora Da superfície receptora Da distância 100 watts
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15 Irradiância( E ) –Força radiante incidente em uma superfície, por área unitária. –Watt/m 2 Radiometria (2/4) 50 watts 1.25m 2 E = 40 Watt/m 2
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16 Radiometria (3/4) Radiosidade –Potência radiante emitida por uma superfície, por unidade de área 100 watts 0.1 m 2 B = 1000 Watt/m2
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17 Radiometria (4/4) Radiância –Radiância é o total de fluxo radiante ( Φ ) por ângulo sólido unitário
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18 Ângulo Sólido (1/4) Coordenadas polares (hemispherical coordinates) NxNx (azimute) (elevação) Direção ( Θ ): x
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19 Ângulo Sólido (2/4) Ângulo sólido Note que o ângulo sólido não depende do formato da superfície A, apenas a área
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20 Derivando e integrando Derivando angulo sólido centrado em Θ Integrando a função f( Θ ) Ângulo Sólido (3/4) Dado que r = 1, qual a integral do ângulo sólido do hemisfério? ? 2π
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21 dl n cos dl r Ângulo Sólido (4/4) Ângulos de elementos infinitesimais 2D3D
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22 Radiância Radiância é uma medida de dimensão 5 (ou 6 se considerarmos a freqüência λ ) e é expressada como: Radiância é o total de fluxo radiante (Φ) por ângulo sólido unitário
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23 Radiância Propriedade “invariante ao longo do caminho”
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24 Interagindo com a superfície Até aqui, superfícies são difusoras perfeitas com especular (Phong): N R V Anisotropia
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25 BRDF Bidirectional Reflectance Distribution Function Microestrutura
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26 BRDF
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27 Criando uma tabela BRDF
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28 BSSRDF B Subsurface Scattering RDF
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29 Rendering Equation Objetivo: –Formular matematicamente o ponto de equilíbrio da distribuição da energia luminosa –No estado estacionário, queremos saber para cada ponto x a quantidade de radiância emitida para cada direção Θ
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30 Rendering Equation Onde: é o fator de emissão é o BRDF da superfície no ponto x
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31 Iluminação Global Framework de aplicações IG Medidas e Aquisições de Superfícies Aplicação da distribuição da luz Visualização Final BRDF Algoritmos de Iluminação Global Bastante dependente do algoritmo de IG “tone-mapping”
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32 Path-tracing Integral de Monte Carlo –Integral aproximada por amostragem aleatória “regularmente” distribuída (método estocástico) –Lançamento de raios (inclusive nos dois sentidos) Pixels cena Luz cena –Recursão dos raios respeitando estatística Photon-mapping –Número de raios determina qualidade
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33 Resultados Photon-mapping
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34 Radiosidade Método de elementos finitos Troca de energia Como funciona: –Subdivisão da cena em “surface elements” –Cada um tem o seu valor de radiosidade –Escolha da divisão é determinante
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35 Radiosidade Subdividindo –LOD –Hierarquia –Clusterização
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36 Referências Philip Dutré et al.www.heilos32.com
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37 Exercícios 1) Prove que a integral do ângulo sólido do hemisfério é 2π. 2) Calcule a radiância atingida pela terra, emitida pelo sol.
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