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Computação Gráfica: Aula6: Iluminação

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EmissoresFotométricas: pontual (uma única lâmpada), linear (lâmpadas comdeterminado comprimento como as fluorescentes convencionais) ou áreas iluminadas (painéis luminosos).

Exemplo de uma luz fotométrica e seu sombreamento:

Emissor Omni

Uma luz omni lança os raios em todas as direções de uma origem única podendo criar sombras e projeções.

Trajetória dos raios de luz de uma luz omni

Emissor Direcional (Direct Light)

Raios de luzes direcionais paralelos iluminam, em uma direção única, como o sol faz na superfície da Terra . As luzes direcionais são principalmente usadas para simular luz solar.Você pode ajustar a cor da luz, posição e girar no espaço 3D.

Emissor Refletora (Spot Light)

Um refletor lança um raio de luz focado levemente como uma lanterna ou um farol. Esse tipo de emissor pode ser mapeado para produzir o efeito da luz como o utilizado no filme Batman

Reflexão Ambiente

A reflexão ambiente atinge as superfícies igualmente em todas as direções, a partir de uma fonte de luz difusa. Em ambientes reais, há superfícies que não são iluminadas diretamente mas também não são completamente escuras. Luzes geradas por reflexão em outras superfícies servem para iluminar essas áreas.

Exemplo de um Modelo simples de iluminação:

Reflexão ambiente aplicada à uma cena

Ia = intensidade

ra = propriedade física da

superfície

Modelo simples de reflexão ambiente

Reflexão Difusa

Uma superfície é definida como um difusor perfeito se ela é capaz de refletir a radiação incidente igualmente em todas as direções. Isso significa que a quantidade de radiação visível (luz) refletida e percebida pelo olho humano não depende da posição do observador

Modelos de Iluminação

Sombreamento (Shading)

Em Computação Gráfica, a manipulação da luz assume um papel fundamental no aspecto realístico da apresentação. Os efeitos da luz sobre as superfícies e seus materiais, o obscurecimento de superfícies em função de sua posição, orientação e características da luz são, portanto, peças-chave.

Modelo de Sombreamento Constante

No modelo de sombreamento constante, aplica-se o cálculo da componente de luz

refletida apenas uma vez por superfície plana da imagem, determinando-se um único valor de cor e intensidade da luz refletida que é utilizado para o preenchimento de toda a superfície. Essa técnica é chamada também de flat shading, faceted shading ou constant shading e é usada mais freqüentemente em primitivas poligonais. Essa aproximação somente é aceitável se for possível supor que:

1. A fonte de luz localiza-se no infinito, fazendo com que o ângulo de incidência de cada um dos raios de luz que compõem o feixe de luz incidente possua o mesmo ângulo ao longo de toda a superfície plana:

Modelo de Sombreamento Constante

2. O observador localiza-se no infinito, assim os raios de luz que compõem o feixe de luz refletida da superfície plana e que atingem o observador têm o mês mo ângulo

3. As superfícies são representações de objetos realmente formados por faces

planas e não apenas aproximados por faces planas

Sombreamento de Gouraud

Uma alternativa à técnica de sombreamento constante foi proposta por Henri Gouraud em 1971. O método de Gouraud aplica a iluminação em um subconjunto de pontos da superfície e interpola a intensidade dos pontos restantes na superfície.

Usualmente, os vértices de cada uma das faces poligonais da superfície plana que

representa o objeto são utilizados para o cálculo da luz refletida aplicando-se, então, interpoladores lineares para o cálculo da luz nos demais pontos da superfície.

No caso de uma malha triangular, normalmente o modelo de iluminação é aplicado

em cada vértice do triângulo e os tons no interior do triângulo são linearmente interpolados destes valores de vértice.

Modelo de Gouraud

O Modelo de Phong

Outra técnica bastante difundida para o cálculo da componente de luz refletida foi proposta por Bui-Tuong Phong (1942-1975). [PHONG, 75], que propôs a interpolação linear dos vetores normais para o cálculo do sombreamento, como posterior cálculo da iluminação. Ao contrário do modelo de Gouraud, que interpola as intensidades da luz refletida, o modelo de Phong interpola a variação do ângulo de incidência do feixe de luz na superfície, possibilitando a determinação de pontos de reflexão especular afastados das extremidades dos polígonos.

Suavização Geométrica: Gouraud X Phong

Gouraud: O highlight se espalha pelo objeto.

Phong: O highlight é mais bem definido. Além disso, não há mais a impressão de que o highlight se movimenta conforme a rotação do objeto. O motivo disto é que os objetos não são facetados e, portanto, o ponto em que o "highlight" deve aparecer está sempre na mesma posição em relação ao observador.

Suavização Geométrica: Gouraud X Phong

Gouraud Phong