Copyright, 1999 © Marcelo Knörich Zuffo PEE-EPUSP Visualização Científica PSI-5760 3 a Aula – Conceitos Básicos de Iluminação.

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1 Copyright, 1999 © Marcelo Knörich Zuffo PEE-EPUSP Visualização Científica PSI-5760 3 a Aula – Conceitos Básicos de Iluminação

2 Ementa da Aula Modelos de IluminaçãoModelos de Iluminação Luz AmbienteLuz Ambiente Luz DifusaLuz Difusa Luz EspecularLuz Especular GradienteGradiente TransparênciaTransparência

3 Modelos de Iluminação Representar como as imagens são percebidas pelos nossos olhos.

4 Modelos de Iluminação Para cada píxel será associado uma cor RGB e um valor de profundidade (Z-buffer).

5 Iluminação x Sombreamento Iluminação é o termo usado para designar a interação entre as fontes de luz e o material, considerando a geometria do objeto a ser renderizado.Iluminação é o termo usado para designar a interação entre as fontes de luz e o material, considerando a geometria do objeto a ser renderizado. Sombreamento é o processo de realizar as computações de iluminação e determinar as cores dos píxeis.Sombreamento é o processo de realizar as computações de iluminação e determinar as cores dos píxeis.

6 Fontes de Luz Luz Pontual Luz Spot

7 Fontes de Luz Luz Ambiente Luz Direcional

8 Cores Uma cor pode ser um valor na escala de cinzas.Uma cor pode ser um valor na escala de cinzas. Uma cor pode ser um vetor com 3 valores: vermelho, verde e azul (RGB).Uma cor pode ser um vetor com 3 valores: vermelho, verde e azul (RGB). Quanto maior a faixa de valores (tamanho das variáveis) maior a quantidade de cores representadas.Quanto maior a faixa de valores (tamanho das variáveis) maior a quantidade de cores representadas.

9 Componente Ambiente Resultante das reflexões dos raios nas superfícies dos objetos.Resultante das reflexões dos raios nas superfícies dos objetos. A componente ambiente é considerada constante por toda cena renderizada.A componente ambiente é considerada constante por toda cena renderizada. Isto significa que um objeto irá receber alguma quantidade mínima de cor, mesmo se não for diretamente iluminado.Isto significa que um objeto irá receber alguma quantidade mínima de cor, mesmo se não for diretamente iluminado.

10 Componente Ambiente C a é a cor da fonte de luz ambienteC a é a cor da fonte de luz ambiente k a é uma propriedade do material chamada de coeficiente de reflexão ambiente e é um número entre 0 e 1k a é uma propriedade do material chamada de coeficiente de reflexão ambiente e é um número entre 0 e 1 O d é a cor difusa de um ponto no objetoO d é a cor difusa de um ponto no objeto C A é a cor resultante da luz ambienteC A é a cor resultante da luz ambiente

11 Componente Difusa Consiste na interação entre fótons e a superfície descrita pela Lei de Lambert.Consiste na interação entre fótons e a superfície descrita pela Lei de Lambert. Para superfícies idealmente difusas a luz refletida é determinada pelo cosseno entre a normal da superfície e o vetor da luz.Para superfícies idealmente difusas a luz refletida é determinada pelo cosseno entre a normal da superfície e o vetor da luz. A componente difusa é independente do ponto de vista, ou seja, a superfície sendo iluminada parece a mesma de qualquer ângulo.A componente difusa é independente do ponto de vista, ou seja, a superfície sendo iluminada parece a mesma de qualquer ângulo.

12 Componente Difusa C p é a cor da fonte de luz pontualC p é a cor da fonte de luz pontual k d é o coeficiente de reflexão difusak d é o coeficiente de reflexão difusa O d é a cor difusa de um ponto no objetoO d é a cor difusa de um ponto no objeto N é o vetor normal à superfície no pontoN é o vetor normal à superfície no ponto L é o vetor da reta entre o ponto e a fonte de luzL é o vetor da reta entre o ponto e a fonte de luz C D é a cor resultante da luz difusaC D é a cor resultante da luz difusa

13 Componente Especular A componente difusa representa o comportamento das superfícies foscasA componente difusa representa o comportamento das superfícies foscas A componente especular representa o procedimento reluzente das superfícies e faz aparecer brilhos.A componente especular representa o procedimento reluzente das superfícies e faz aparecer brilhos. Ela descreve o fato que alguns fótons incidentes tendem a saltar em determinada direção de reflexão.Ela descreve o fato que alguns fótons incidentes tendem a saltar em determinada direção de reflexão.

14 Componente Especular

15 k s é o coeficiente de reflexão especular e é uma propriedade do materialk s é o coeficiente de reflexão especular e é uma propriedade do material C p é a cor difusa de um ponto no objetoC p é a cor difusa de um ponto no objeto R é o vetor de reflexão normalizadoR é o vetor de reflexão normalizado V é o vetor do ponto a ser iluminado até o observadorV é o vetor do ponto a ser iluminado até o observador C S é a cor resultante da luz especularC S é a cor resultante da luz especular Para formar uma distribuição do reflexo o resultado do produto vetorial entre R e V é elevado à n-ésima potência, o expoente de reflexão especular.

16 Modelo de Phong j é o índice das fontes de luz e varia de 1 a m.j é o índice das fontes de luz e varia de 1 a m. http://amath.colorado.edu/faculty/sherod/classes/Color/phong.html

17 Material A cor de um determinado ponto está ligada às características físicas do material.

18 Gradiente i j k

19 Transparência Distorções da luz (refração)Distorções da luz (refração) Atenuação da luz devido à espessura do objeto transparenteAtenuação da luz devido à espessura do objeto transparente Mudanças de transmissão e refletividade devido ao ângulo de visãoMudanças de transmissão e refletividade devido ao ângulo de visão

20 Transparência É necessário a habilidade de juntar a cor do objeto transparente com a cor do objeto atrás dele.É necessário a habilidade de juntar a cor do objeto transparente com a cor do objeto atrás dele. Para cada píxel, além da cor RGB e profundidade, um componente de transparência ( ) descreve o grau de opacidade do objeto.Para cada píxel, além da cor RGB e profundidade, um componente de transparência ( ) descreve o grau de opacidade do objeto.

21 Grau de Opacidade ( ) varia entre 0.0 e 1.0. varia entre 0.0 e 1.0. 1.0 significa que o objeto é opaco e cobre completamente a área de interesse.1.0 significa que o objeto é opaco e cobre completamente a área de interesse. 0.0 significa que o píxel não está obstruído.0.0 significa que o píxel não está obstruído. Cada píxel coberto pelo objeto receberá uma resultante RGB (ou RGBA).Cada píxel coberto pelo objeto receberá uma resultante RGB (ou RGBA).

22 Operador over c s é a cor do objeto transparentec s é a cor do objeto transparente c d é a cor do píxel antes da composiçãoc d é a cor do píxel antes da composição c o é a cor resultante do objeto transparente sobre a cena existentec o é a cor resultante do objeto transparente sobre a cena existente A equação de composição é dependente da ordem.

23 Ordem front-to-back repete até o final da cena ou out = 1.0

24 Projetos do Curso

25 Exemplos AlumínioBronze CromoAço Inoxidável