Computer Graphics. Lighting. L altra metà del rendering Determinare la luce. che arriva. Problema complesso... Lighting: alcuni fattori

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1 Compute Gaphcs ezoe 10: Uvestà dell suba Facoltà d Sceze MF d Vaese Coso d auea fomatca Ao Accademco 2011/12 Maco Ta 10: lghtg ghtg alta metà del edeg Detemae la luce quata luce d che coloe che ava da u puto della scea all occho Poblema complesso... ghtg: alcu fatto ghtg: alcu fatto ATRA UCE UCE omba assobmeto tasmssoe (co fazoe UCE flesso multple (llumazoe detta flessoe tea flessoe scatteg sotto la supefce OCCHO assobmeto da pate del mezzo (e.g. ebba OGGETTO OCCHO OGGETTO ghtg: globale VS locale ghtg locale llumazoe locale tee coto solo d: codzo d luce. luc loo pos loo coloe pezzetto della supefce da llumae oetameto (omale caattestche ottche» pe es, coloe l esto del modo o c è llumzoe globale flesso multple ombe scatteg sottosupefcale fazoe... toa molto pù facle da fae co l osto Hadwae UCE OCCHO flessoe OGGETTO 1

2 l'equazoe della adaza [ paamet ] ω ω ω ( ω puto sulla supefce da llumae; dezoe da veso la poszoe dell'ossevatoe; dezoe da cu povee l aggo d luce cdete (, quattà d luce cdete: luce estea che agguge dalla d w coseo dell agolo d cdeza spetto alla omale alla supefce (ved dopo Ω domo d tutte le dezo possbl (coè tutte vetto omalzzat che avao da davat (coè la sup. della sem-sfea utaa l'equazoe della adaza, ω (, ω (, ω o( e (, ω f (, ω, ω (, ω ( ω dω ω Ω l'equazoe della adaza o (, ω e (, ω (, ω a luce che cevamo da u puto della scea è data dalla somma della luce emessa (da quel puto pù la luce flessa (da quel puto (C (, ω f (, ω, ω (, ω ( ω dω ω Ω a luce flessa è calcolata come la somma (el cotuo: l tegale de cotbut d tutte le soget lumose peset ella scea (ua potezale sogete da og dezoe Pe og dezoe, l cotbuto dato dal podotto d: (A quata luce povee da quella dezoe (ambete d llumazoe (B d questa quata e ceve l too d (legge del coseo (C d questa, quada e vee madata veso l ossevatoe dal mateale (A (B uce cdete Pe og poszoe (,... modella la dstubuz d luce cdete, ω ( Modella gl ambet d llumzaoe possbl. Es: staza co festa apeta goata d sole goata copeta ua dscoteca quata luce ava addosso ad dalla dezoe ω 13 ω 5 ω Coè (usado la metafoa de lucd successv quate palle da tes avao ad da cascua dezoe! l'equazoe della adaza [ paamet ] f, ω, ω ( fuzoe che detema la fazoe d luce cdete che vee flessa elle vae dezo (spode a: "quata della luce che ava dalla d w saà flessa popo veso w? " a BRDF d u mateale f fotoe f ( ω, ω su 100 che avao a dalla d ω, quate veao da lu mbalzate popo ella d? (al vaae d ω ω e ω E la fuzoe che descve l mateale dell'oggetto dpede da popetà mcoscopche, ottche etc del mateale Se è costate mateale ufome: stesso mateale og puto la fuz (seza l 1mo paameto pede ome d BRDF d quel mateale BRDF Bdectoal Reflectace Dstbuto Fucto descve le popetà ottche del mateale (pe es: se è lucdo, se ha fless popoa, se è opaco, o cagate come l velluto, o metallco, comato etc, etc Mateal co BRDF teessat: - cho - metallo comato - aso - lego - stoffa - gesso - cata - ω ω Fuzoe d 4 dmeso! (ua dezoe 2 dmeso 2

3 Sottopoblema Dalla d ω avao lumes ( palle da tes : quate e ceve u too d? Sottopoblema Dalla d ω avao lumes ( palle da tes : quate e ceve u too d? ω ω Sottopoblema Dalla d ω avao lumes ( palle da tes : quate e ceve u too d? Sottopoblema Dalla d ω avao lumes ( palle da tes : quate e ceve u too d? Soluz: cos(α ( ω a legge del coseo Joha Hech ambet ω ω l'equazoe della adaza legge del coseo l'equazoe della adaza Calcolo esatto dell equazoe della adaza: opeazoe toppo costosa Gafca teattva bsogo d ua fomula computable su tutta la scea pù volte al secodo ecessaa: fome semplfcata dell equazoe, ω (, ω (, ω o( e (, ω f (, ω, ω (, ω ( ω dω ω Ω Oa vedamo u es d modello d lghtg molto semplfcato! l (veccho Modello d ghtg d OpeG adottato dalla Fed Ppele (ed è l uco a dsposzoe usadola attualmete (co shades pogammat, o è pù ua scelta obblgata ma mae u buo esempo d quello che possamo fae u buo blaco ealsmo/pestazo 3

4 Cosa è facle fae davveo llumazoe locale: flesso della luce su oggett co popetà ottche (BRDF semplc e/o appossmate uce cdete: alcue fot d luc (dscete! semplc: putfom o all fto poche: d solto <10 (spesso, 1 o 2 llumazoe globale: flesso multple maea BRUTAMETE appossmata assobmeto da pate del mezzo assuzo semplfcat (ebba ufome tutto l esto solo "a fatca" escogtado algotm ad-hoc che s adatto al osto paadgma HW Modello d llumazoe d OpeG el esto d questa lezoe vedamo l modello d llumazoe d OpeG è l modello d lghtg stoco quello adottato dalla Fed Ppele d OpeG eza shade pogammat: l uco a dsposzoe attualmete (co shades pogammat, o è pù ua scelta obblgata ma mae u buo esempo d quello che possamo fae u buo blaco ealsmo/pestazo 3 added el modello d ghtg d OpeG luce fale ambete flessoe emssoe pe og addedo, ho ua compoete R, G e B. defte sa pe l'oggetto, (sotto foma d attbut pe vetce sa pe og luce che uso le popeta ottche dell'oggetto, (d solto soo attbut pe vetce el loo seme soo dette l suo "mateale" temologa OpeG Compoete emssoe EDs, lampade... o dpede dalle luc solo dall'oggetto E solo ua compoete addtva costate pe R, G e B ota: o mada luce ad oggett vc o e llumazoe globale pe fae co, devo settae ua alta luce 3 added el modello d ghtg d OpeG luce fale ambete flessoe emssoe Compoete ambete Modella (gossolaamete la luce che ava attaveso felsso multple effetto globale (pu molto semplfcato Assuzoe: "u pò d luce agguge (e vee flessa da og supefce" ache quelle omba Pccola costate addtva o dpede dalla omale della supefce 4

5 Compoete ambete podotto fa: coloe ambet del mateale ( R M G M B M coloe ambet della luce ( R G B Compoete ambete Modella (gossolaamete la luce che ava da tutte le dezo attaveso flesso multple ota: possoo essee colo RGB dves podotto compoete pe compoete seza co 3 added el modello d ghtg d OpeG 4 added el modello d ghtg d OpeG luce fale ambete flessoe emssoe flessoe dffusa solo compoete ambet flessoe ulae luce fale ambete flessoe dffusa flessoe ulae emssoe Compoete flessoe dffusa Compoete flessoe dffusa Esbta ella ealtà da (pe es: gesso lego (quas mateal molto opach (el seso d "o lucd" Detta ache dffuse eflecto ambeta eflecto mateal che esbscoo questo compotameto s dcoo dffusv o ambeta opaco [ta] sgfca ache o taspaete : Cofota co [eg]: dull ot shy (ot glossy opaque ot taspaet Joha Hech ambet egge d ambet: a lvello mcoscopco... la supefce peseta mco-sfaccettatue caotche che flettoo la luce ua dezoe casuale (dopo ua o pù felsso tee! (BRDF costate: u testa molto caotco, che spaa og palla che pede ua d a caso! 5

6 Compoete flessoe dffusa a luce che colpsce ua supefce ambetaa s flette tutte le dezo (ella semsfea ello stesso modo Compoete flessoe dffusa a luce che colpsce ua supefce ambetaa s flette tutte le dezo (ella semsfea ello stesso modo Compoete flessoe dffusa a luce che colpsce ua supefce ambetaa s flette tutte le dezo (ella semsfea ello stesso modo Compoete flessoe dffusa Dpede solo da: l'oetameto della supefce (la "omale" la dezoe della luce del aggo cdete Compoete flessoe dffusa Dpede solo da: l'oetameto della supefce (coè la sua "omale" la dezoe della luce (coé del aggo cdete Compoete flessoe dffusa Dpede solo da: l'oetameto della supefce (coè la sua "omale" la dezoe della luce (coé del aggo cdete dff luce dff kmateale dff cosθ R, G, B (d solto baco: 1,1,1 R, G, B (l "coloe" dell'oggetto moltplcazoe compoete pe compoete dff luce dff kmateale dff cosθ fa pate del "mateale" (caattestca dell'oggetto 6

7 Compoete flessoe dffusa Dpede solo da: l'oetameto della supefce (coè la sua "omale" la dezoe della luce (coé del aggo cdete Compoete flessoe dffusa Dpede solo da: l'oetameto della supefce (coè la sua "omale" la dezoe della luce (coé del aggo cdete se agolo é compeso fa 0 e 90, else: 0, (oggetto omba d se stesso dff luce dff kmateale dff cosθ dff luce dff kmateale dff cosθ luce dff kmateale dff ( ˆ ˆ ota: cascuo de "put" questa equazoe appeseta ua opeazoe dvesa! Compoete flessoe dffusa Compoete flessoe dffusa compoete dffusa pccola 70⁰ compoete dffusa gade 35⁰ compoete dffusa massma 0⁰ compoete dffusa ZERO 90⁰ compoete dffusa ZERO >90⁰ (la supefce è ella popa stessa omba Compoete flessoe dffusa 4 fatto che cosdeamo Popetà modello fedele delle caattestche ottche (BRDF d alcu mateal eal ma o po molt modello fscamete coeete pe es, coseva l'eega molto semplce da calcolae luce fale ambete flessoe dffusa flessoe ulae emssoe 7

8 Compoete flessoe ulae Compoete flessoe ulae Feomeo molto semplce (cocettualmete: foto che mbalzao come palle! B: atua copuscolae del fotoe l mbalzo dpede dalla omale della supefce fomula? Mcoscopcamete: la omale delle mcofacets s dscosta poco da quella della supefce macoscopca (meo se e dscosta, meda, maggomete ulae appaà la sup "Specula" eflecto Pe mateal lucd co fless bllat ("hghlghts" seza co Compoete flessoe ulae dea base: la luce o vee flessa da mateal lucd maea eguale tutte le dezo Compoete flessoe ulae : aggo cdete : omale R: aggo flesso V: d. d vsta θ θ α R V 3D Compoete flessoe ulae Phog lght model by Bu-Tuog Phog, 1975 Compoete flessoe ulae Elevado l coseo ad ua poteza, s ottegoo fless pu' pccol e bllat luce kmateale cosα 3D 8

9 Compoete flessoe ulae Compoete flessoe ulae Phog lght model by Bu-Tuog Phog, 1975 Phog lght model by Bu-Tuog Phog, 1975 luce kmateale cosα 3D luce kmateale cosα 3D luce k mateale cos α fao pate del "mateale" (caattestche dell'oggetto luce k ( Rˆ Vˆ luce k mateale mateale cos α Compoete flessoe ulae Compoete flessoe ulae Bl-Phog lght model: semplfcazoe del Phog lght model sultat sml, fomula dvesa: phog: luce kmateale ( Rˆ Vˆ bl-phog: k ( Hˆ ˆ θ luce θ α R V mateale H V / V "half-way" vecto Compoete flessoe ulae 4 fatto che cosdeamo Bl-Phog lght model: semplfcazoe del Phog lght model sultat sml, fomula dvesa: phog: luce kmateale ( Rˆ Vˆ bl-phog: k ( Hˆ ˆ Jm Bl (MEGA-MEGA-GURU luce mateale luce fale ambete flessoe dffusa flessoe ulae emssoe 9

10 Equazoe d lghtg totale Mateal... tot luce k ambet luce dffuse k ( H luce spacula mateale ambet k ( mateale dffuse mateale spacula k mateale emsso popetà del mateale popetà della luce Equazoe d lghtg: modellazoe delle luc tot luce ambet kmateale ambet ˆ ˆ luce dffuse kmateale dffuse ( k ( Hˆ ˆ luce spacula k mateale emsso mateale spacula ( ˆ Vˆ ˆ Vˆ Modellazoe delle luc Come vaa? costate ella scea: fot d luc "dezoal" buoo pe fot d luce molto dstat, e.g. l sole vaa ella scea: fot d luc "poszoal" buoo pe fot d luc vce, e.g. lampade popetà della luce Modellazoe delle luc: luc poszoal elle luc poszoal, s può atteuae l'testà fuzoe della dstaza teoa (pe la fsca testà 1 / dstaza 2 f 1 c d attetuazoe luce 2 Modellazoe delle luc: luc poszoal patca, questo pota ad atteuazo della luce toppo epete vece usamo: f attetuazoe luce 1 m, 1 2 c1 c2d c3d 10

11 Equazoe d lghtg Tp d luc tot luce k ambet luce dffuse k ( H luce spacula mateale ambet k ( mateale dffuse mateale spacula f attetuazoe luce Tp d luc: poszoal dezoal spot-lghts (faett k mateale emsso f attetuazoe luce 1 m, 1 2 c1 c2d c3d Spotlghts Defte da te paamet: Equazoe d ghtg d OpeG (completa tot luce k ambet luce dffuse k ( Hˆ ˆ luce spacula mateale ambet k ( ˆ ˆ mateale dffuse mateale spacula caattestche della luce caattestche del mateale dat dalla scea f atteuazoe luce f effetto spotlght k mateale emsso f attetuazoe luce effetto spotlght 1 m, 1 2 c1 c2d c3d (, spot, spot spot f f, decto cutoff Agle beamwdth Possmamete: lghtg: DOVE? Vetc & loo attbut computazo pe vetce Vetc poettat & attbut computat setup setup setup asteze put asteze tagol asteze segmet Fammet & attbut tepolat computazo pe fammeto Scee buffe y v0 v1 v0 v1 v2 z v2 11

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