Computação Gráfica

Prof. Márcio Sarroglia Pinho

SÍNTESE DE IMAGENS REALÍSTICAS

Modelos de Iluminação: permitem calcular a cor de 1 ponto.

Modelos de Tonalização: permite calcular a cor de um objeto poliédrico com maior velocidade

Detalhamento de superfícies: permite aplicar texturas sobre um objeto.

 

MODELOS DE ILUMINAÇÃO

Os modelos de Iluminação são técnicas usadas para calcular a intensidade da cor de um ponto a ser exibido. Também chamados modelos de reflexão, utilizam:

Calculam as componentes R,G e B da cor

Luz Ambiente/Reflexão Ambiente

· Gera uma iluminação constante para todos os ponto do objeto

· Depende somente da cor do objeto

 

 

 

 

Luz Difusa/Reflexão Difusa

Também conhecida como Reflexão Lambertiana

· É a luz refletida em todas as direções

· Depende da cor do objeto, da posição da luz e da orientação (vetor normal) da face onde está o ponto

· Cria o efeito de Degradé nos objetos

   

se os vetores forem unitários

 

Luz Especular/Reflexão Especular (Phong Reflection)

· É a componente da luz que produz o ponto de brilho mais acentuado

· Depende da cor da luz, da posição da luz, da posição do observador, da posição do ponto e da orientação (vetor normal) da face onde está o ponto

· Gera um brilho com a cor da luz e não com a cor do objeto

· Depende da diferença entre dois ângulos a e b , onde:

a = ângulo entre o

b = ângulo entre o

   

assumindo todos os vetores unitários.

Os valores do expoente "x" definem o grau de especularidade da superfície

x = 10 : superfícies rugosas, pouco brilho

x = 100 : superfícies polidas, muito brilho

fonte: Wikipedia   

          

Modelo completo de iluminação

MODELOS DE TONALIZAÇÃO

Conhecidos com shading models

Usados para exibir objetos facetados com maior velocidade.

Constante Shading/Flat Shading

· Calcula a cor de 1 ponto e sua a mesma para toda a face

· É rápido, porém elimima todos os efeitos dos modelos de iluminação

 

Interpolated Shading

Calcula a cor nos vértices da face

· Interpola ao longo das arestas

· Interpola ao longo de cada linha

· Dá mais qualidade à imagem

· Útil para objetos sem superfícies curvas como cubos e pirâmides

· Objetos curvos ficam facetados

Gouraud Shading

· Busca obter suavidade na exibição de objetos com superfícies curvas quando representados por polígonos

· Em cada vértice é calculado um novo Vetor Normal que é a média das normais das faces que compartilham o vértice

· A cor é calculada em cada vértice

· O cálculo da cor dos pontos internos da face é feita por interpolação (interpolated shading)

Problema

· Pontos de brilho especular são atenuados

 

Phong Shading

· Busca obter suavidade na exibição de objetos com superfícies curvas quando representados por polígonos

· Mantendo o brilho especular

· Em cada vértice é calculado um novo Vetor Normal que é a média das normais das faces que compartilham o vértice

· Este Vetor é interpolado ao longo das arestas

· As Normais nos extremos de cada linha são interpoladas ao longo da mesma

· O cálculo da cor dos pontos internos da face é feita a partir da Normal para cada ponto

 

Problema

· Gera curvas em objetos que não as possuem

 

 


FLAT              GOURAUD               PHONG

 

Ray Tracing

O método de Tracing, desenvolvido por Turner Whitted, em 1979, sob a supervisão de J. D. Foley.

Whitted T. (1979) An improved illumination model for shaded display. Proceedings of the 6th annual conference on Computer graphics and interactive techniques


A principal característica é a capacidade de lidar com reflexos e tranparâncias.


Fonte: https://computergraphics.stackexchange.com/questions/4585/mirror-reflections-ray-tracing-or-rasterisation

Implementação clássica:

An Introduction to Ray Tracing - Roman Kuchuda - UNC Computer Science

 


   

Fonte: https://bdtechtalks.com/2018/08/17/real-time-ray-tracing-nvidia-rtx/

 


Para conhecer detalhes de Implementação, consulte este documento.