______________________________________________________
Tarea 1
Unidad 4 Iluminación y sombreado
SOMBREADO.........
Es una región de oscuridad donde la luz es obstaculizada.
Una sombra ocupa todo el espacio detrás de un objeto opaco con una fuente de
luz frente a él. La sección eficaz de una sombra es una silueta bidimensional
una proyección invertida del objeto que aspira la luz.
Existen grados intermedios de sombra y luz entre las
superficies completamente iluminadas y la completa oscuridad: la penumbra.
ILUMINACION.........
La iluminancia o nivel de iluminación se define como el
flujo luminoso que incide sobre una superficie. Su unidad de medida es el
Lux.
4.1 Relleno De Polígonos.
Polígono es una figura básica dentro de las representaciones
y tratamiento de imágenes bidimensionales y su utilización es muy interesante
para modelar objetos del mundo real.
En un sentido amplio, se define como una región del espacio
delimitada por un conjunto de líneas (aristas) y cuyo interior puede estar
rellenado por un color o patrón dado.
CASOS DE RELLENO SEGÚN SU COMPLEJIDAD....
El caso mas sencillo de relleno es el triangulo.
Luego sigue el relleno de polígonos convexos de N-lados.
Relleno de polígonos cóncavos.
Luego sigue el relleno de polígonos convexos de N-lados.
Relleno de polígonos cóncavos.
MÉTODOS DE RELLENO DE POLÍGONOS CON COLOR...
SCAN-LINE.
Fila a fila van trazando lineas de color entre aristas.
para scan-line que cruce el polígono se busca en la intersección entre las líneas de barrido y las aristas del polígono.
Dichas intersecciones se ordenan y se rellenan a pares.
Fila a fila van trazando lineas de color entre aristas.
para scan-line que cruce el polígono se busca en la intersección entre las líneas de barrido y las aristas del polígono.
Dichas intersecciones se ordenan y se rellenan a pares.
LINEA DE BARRIDO....
Es valido para polígonos cóncavos como convexos. Incluso
para si el objeto tiene huecos interiores.
Funcionan en el trozo de líneas horizontales, denominadas
lineas de barridos, que intersectan un numero de veces, permitiendo a partir de
ella identificar los puntos que se consideran interiores al polígono.
INUNDACIÓN...
Empieza en un interior y pinta hasta encontrar la frontera
del objeto. Partimos de un punto inicial (x,y), un colo de relleno y un
color de frontera. El algoritmo va testeando los píxeles vecinos a los ya
pintados, viendo si son frontera o no.
No solo sirven para polígonos, sino para cualquier área
curva para cualquier imagen AE se usan los programas de dibujo.
FUERZA BRUTA...
Calcula una caja contenedora del objeto. Hace un
barrido interno de la caja para comprobar c/pixel este dentro del
polígono. Con polígonos simétricos basta con que hagamos un solo barrido
en una sección y replicar los demás pixeles. Requiere aritmética
punto-flotante, esto lo hace preciso y costoso.
RELLENO MEDIANTE UN PATRÓN....
Un patrón viene definido por el área rectangular en el que
cada punto tiene determinado color o nivel de gris. Este patrón debe repetirse
de modo periódico dentro de la región a rellenar. Para ello debemos establecer
una relación entre los puntos del patrón y los pixeles de la figura. En
definitiva debemos determinar la situación inicial del patrón respecto a la
figura de tal forma que podamos establecer una correspondencia entre los
pixeles interiores al polígono y los puntos del patrón.
ALTERNATIVAS PARA LA SITUACIÓN INICIAL DEL PATRÓN....
Consiste en situar el punto asociado a la esquina superior
izquierda del patrón en un vértice del polígono. Considerar la región a
rellenar en toda la pantalla y por lo tanto el patrón se citua en el origen de
esta (esquina superior izquierda).
4.2 MODELOS BÁSICOS DE ILUMINACION.
Entendemos por modelo de iluminación el cálculo de la
intensidad de cada punto de la escena.
En el cálculo de la intensidad de un punto
intervienen:
El tipo e intensidad de la fuente de luz
El material del objeto
La orientación del objeto con respecto a la luz
El modelo más utilizado es el modelo de Phong.
PROCESO DE ILUMINACIÓN....
Si un rayo de luz entra al ojo directamente de la fuente, se
verá el color de la fuente.
Si un rayo de luz pega en una superficie que es visible al
observador, el color visto se basará en la interacción entre la fuente y el
material de la superficie: se verá el color de la luz reflejado de la
superficie a los ojos.
En término de gráfica por computadora, se reemplaza el
observador por el plano de proyección, como se ve en la siguiente figura:
El recorte del plano de proyección y su mapeo a la pantalla
significa un número particular de pixeles de despliegue.
El color de la fuente de luz y las superficies determina el
color de uno o mas pixeles en el frame buffer.
Se debe considerar solo aquellos rayos que dejan las fuentes
y llegan al ojo del observador, el COP, después de pasar por el rectángulo de
recorte.
Cuando la luz da en una superficie, parte se absorbe, y
parte se refleja.
INTERACCIONES ENTRE LUZ Y MATERIALES.....
Superficies especulares
Superficies Difusas
Superficies difusas perfectas
Superficies translucidas
Superficies Difusas
Superficies difusas perfectas
Superficies translucidas
FUENTES DE LUZ......
La luz puede dejar una superficie mediante dos procesos
fundamentales:
Emisión propia
Reflexión
Normalmente se piensa en una fuente de luz como un objeto
que emite luz solo mediante fuentes de energía internas, sin embargo, una
fuente de luz, como un foco, puede reflejar alguna luz incidente a esta del
ambiente.
Si se considera una fuente como en la siguiente figura, se
le puede ver como un objeto con una superficie.
MODELO DE ILUMINACIÓN PHONG....
Es un modelo empírico simplificado para iluminar puntos de
una escena
Los resultados son muy buenos en la mayoría de las
escenas
En este modelo, los objetos no emiten luz, sólo reflejan la
luz que les llega de las fuentes de luz o reflejada de otros objetos
El modelo usa cuatro vectores para calcular el color para un
punto arbitrario p sobre la superficie.
Si la superficie es curva, los cuatro vectores pueden
cambiar según se mueve de punto a punto.
1.El vector n es la normal en p.
2.El vector v tiene dirección de p al observador o
COP.
3.El vector l tiene dirección de una línea de p a un punto
arbitrario sobre la superficie para una fuente de luz distribuida, o una fuente
de luz de punto.
4.El vector r tiene la dirección de un rayo perfectamente
reflejado de l. La dirección de r está determinada por n y l.
El modelo Phong apoya los tres tipos de interacciones
material-luz: ambiente, difusa y especular. Si se tiene un conjunto de fuentes
puntos, con componentes independientes para cada uno de los tres colores
primarios para cada uno de los tres tipos de interacciones material- luz;
entonces, se puede describir la matriz de iluminación para una fuente de luz i
para cada punto p sobre una superficie, mediante:
La primera fila contiene las intensidades ambiente para
rojo, verde y azul para la fuente i.
La segunda fila contiene los términos difusos.
La tercera fila contiene los términos especulares. (Aún no
se ha aplicado ninguna atenuación por la distancia.)
Si se emplea solo reflexiones ambiente y difusas, las
imágenes serán sombreadas y aparecerán tridimensionales, pero todas las
superficies se verán sin vida. Lo que hace falta son la reflexión de secciones
más brillantes en los objetos. Esto ocasiona un color diferente del color del
ambiente reflejado y luz difusa. Una esfera roja, bajo luz blanca, tendrá un
resplandecer blanco que es la reflexión de parte de la luz de la fuente en la
dirección del observador.
Mientras que una superficie difusa es rugosa, una superficie
especular es suave. Mientras mas lisa se la superficie, mas se parece a un
espejo, como se ve en la siguiente figura.
Según la superficie se hace mas lisa, la luz reflejada se
concentra en un rango mas pequeño de ángulos, centrado alrededor del ángulo de
un reflector perfecto: un espejo o una superficie especular perfecta. Modelar
superficies especulares realísticas puede ser complejo, ya que el patrón por el
cual se esparce no es simétrico, dependiendo de el largo de onda de la luz
incidente y cambia con el ángulo de reflexión
Phong propuso un modelo aproximado que puede computarse con
solo un pequeño incremento en el trabajo para superficies difusas. El modelo
agrega un término para reflexión especular. Se considera la superficie como
rugosa para el término difuso u lisa para el término especular. La cantidad de
luz que el observador ve depende del ángulo ø entre r, la dirección de un
reflector perfecto, y v, la dirección del observador. El modelo de Phong usa la
ecuación:
Is= ks Ls cosα φ
0 ≤ ks ≤ 1
El modelo de Phong se ha hecho en espacio de objetos. El
sombreado, sin embargo, no se hace hasta que los objetos hayan pasado por las
transformaciones modelo-vista y proyección. Estas transformaciones pueden
afectar los términos de coseno en el modelo.
4.3 TECNICAS DE SOMBREADO.
INTENSIDAD CONSTANTE....
En ciertas condiciones, un objeto con superficies planas
puede sombrearse en forma realista utilizando intensidades de superficie
constantes. en el caso donde una superficie se expone solamente a la luz
ambiente y no se aplican diseños, texturas o sombras de superficie, el
sombreado constante genera un a representación exacta de la superficie.
Una superficie curva que se representa como un conjunto de
superficies planas puede sombrearse con intensidades de superficie constante,
si los planos se subdividen la superficie se hace lo suficientemente pequeños.
La siguiente figura muestra un objeto modelado con sombreado
constante.
Con este método, la intensidad se calcula en un punto
interior de cada plano y toda la superficie se sombrea con la intensidad
calculada. cuando la orientación entre planos adyacentes cambia en forma
abrupta, la diferencia en intensidades de superficie puede producir un efectos
áspero o irreal. podemos alisar las discontinuidades de intensidad sobre cada
superficie de acuerdo con algún esquema de interpolación.
SOMBREADO DE GOURAUD...
Este esquema de interpolación de intensidad, creado por
gouraud, elimina discontinuidades en intensidades entre planos adyacentes de la
representación de una superficie variando en forma lineal la intensidad sobre
cada plano de manera que lo valores de la intensidad concuerden en las
fronteras del plano. en este método los valores de la intensidad a lo largo de
cada línea de rastreo que atraviesan una superficie se interpolan a partir de
las intensidades en los puntos de intersección de con la superficie.
La siguiente figura demuestra este esquema de interpolación.
Este proceso se repite con cada línea que pasa por el
polígono. en este método de interpolación primero deben aproximarse las
normales a la superficie en cada vértice de un polígono. esto se logra
promediando las normales a la superficie para cada polígono que contiene el
punto de vértice, como se muestra en la siguiente figura. estos vectores
normales de los vértices se utilizan entonces en el modelo de sombreado para
generar los valores de intensidad de los vértices.
Un ejemplo de un objeto de sombreado con el método de
Gouraud.
El sombreado de phong primero interpola los vectores
normales en los puntos limite de una línea de rastreo. puede hacerse mejoras a
los modelos de sombreado de gouraud determinando la normal aproximada a la
superficie en cada punto a lo largo de una línea de rastreo y calculando
después la intensidad mediante el uso del vector normal aproximado en ese
punto.
COMO USAR LA ILUMINACION Y SOMBREADO CON PCONPLANER
pConplanner es una aplicación profesional, fácil de utilizar
en la planificación de espacios, configuración y creación de presupuestos
utilizada por los fabricantes líderes en mobiliario de oficina y del hogar y
por distribuidores de todo el mundo. La versión gratuita es una versión de la
aplicación que permite trabajar sin limitaciones de tiempo, así como también
abrir y guardar archivos.
Industrias.
pCon.planner es utilizado actualmente en muchas industrias.
Cuando necesite configurar, visualizar, presupuestar y comunicar propuestas y
conceptos pCon.planner puede agregar inmenso valor.
Sombreado e iluminación con PconPlaner...
ILUMINACION.
ILUMINACION.
El uso correcto de los recursos de luz, junto con las
innumerables opciones de renderizado, permite la creación de imágenes
atractivas. Podrá observar todos los recursos de iluminación disponibles
activando la capa „Mostrar Iluminación“, que estará activada por defecto.
Predeterminada. Cuando cargue un dibujo pCon.planner aplica
fuentes de iluminación predeterminada. Esto apunta a garantizar una iluminación
básica de su proyecto. La iluminación por defecto consiste en tres luces
direccionales en las direcciones X, Y y Z.
Foco. Proyecta un cono de luz en su proyecto. La
aplicación de una luz de foco es versátil.
Direccional. Proyecta un rayo de luz paralela en su
proyecto. Aplica luz consistente a toda la planificación.
Punto de luz. Emite una luz en un ángulo de 360° desde la
fuente de luz en todas las direcciones.
Principalmente se utiliza para iluminar determinados
objetos.
CONCLUSION......
Es una región de oscuridad donde la luz es obstaculizada.
Una sombra ocupa todo el espacio detrás de un objeto opaco con una fuente de
luz frente a él. La sección eficaz de una sombra es una silueta bidimensional
una proyección invertida del objeto que aspira la luz.
Existen grados intermedios de sombra y luz entre las
superficies completamente iluminadas y la completa oscuridad: la penumbra.
La iluminancia o nivel de iluminación se define como el
flujo luminoso que incide sobre una superficie. Su unidad de medida es el
Lux.
BIBLIOGRAFIA....
No hay comentarios:
Publicar un comentario