Informatica Grafica. Gianluigi Ciocca, Simone Bianco F1801Q120

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Informatica Grafica. Gianluigi Ciocca, Simone Bianco F1801Q120"

Luca Masini
6 anni fa
Visualizzazioni

1 Informatica Grafica Gianluigi Ciocca, Simone Bianco F1801Q120

2 Illuminamento (1) Per decidere l aspetto di una superficie è necessario procedere in due fasi Lighting Determina la componente luminosa che viene riflessa dai vertici di una faccia Shading Applica un algoritmo per determinare la componente luminosa per ogni punto della faccia Le due fasi avvengono in momenti diversi della pipeline di rendering Informatica Grafica 2

3 Illuminamento (2) Un modo per determinare come le superfici reagiscono alla luce incidente è attraverso lo spettro di riflettanza Lo spettro indica, per ogni lunghezza d onda, la percentuale di luce incidente alla superficie che viene riflessa Dipende dalle proprietà della superficie Il colore di un punto sulla superficie è quindi determinato dal prodotto, lunghezza d onda per lunghezza d onda, dello spettro della luce con lo spettro di riflettanza della superficie Informatica Grafica 3

4 Illuminamento (3) Nella realtà Il colore della luce è descritto dal suo spettro di riflettanza Una superficie è descritta da uno spettro che descrive la percentuale di ogni lunghezza d onda che viene riflessa A C = A. B B Informatica Grafica 4

5 Illuminamento (4) Operativamente si utilizzano delle approssimazioni Il colore della luce è descritto dalle componenti colore RGB La riflettanza di una superficie è una terna di valori che descrive la percentuale di ogni componente che viene riflessa [ I R, IG, I B ] [ I R rr, IG rg, I B rb ] [ rr, rg, rb ] Informatica Grafica 5

6 Illuminamento (5) Un punto su una superficie può essere inluenzato da Illuminazione Diretta Luce che arriva direttamente sulla superficie Illuminazione Indiretta Luce che arriva sulla superficie dopo aver interagito con altre superfici I metodi di lighting si definiscono Locali Se considerano solo illuminazione diretta (Es. Blinn-Phong) Globali Se considerano illuminazione diretta e indiretta (Es. Ray-Tracing) Informatica Grafica 6

7 Illuminamento (6) La luce che vediamo su una superficie dipende da 4 componenti Componente Emissiva Componente Ambientale Componente Diffusiva Componente Speculare I = I + I + I + total emiss amb diff I spec Nel seguito si considereranno luci monocromatiche Per luci cromatiche basta replicare le varie equazioni per ogni canale colore Informatica Grafica 7

LightingLocale (1) Usano approssimazioni ed euristiche per modellare il comportamento della luce e rendere il calcolo efficiente Componente Emissiva E luce emessa dal materiale Non influenza le

8 LightingLocale (1) Usano approssimazioni ed euristiche per modellare il comportamento della luce e rendere il calcolo efficiente Componente Emissiva E luce emessa dal materiale Non influenza le superfici vicine E una componente puramente additiva che dipende solo dal materiale Pochi materiali la posseggono I = k emiss emiss I MAX k emiss [ 0,1] Componente emissiva del materiale Informatica Grafica 8

LightingLocale (2) Componente Ambientale E una luce omnidirezionale che modella in modo empirico i contributi delle luci indirette nella scena.

9 LightingLocale (2) Componente Ambientale E una luce omnidirezionale che modella in modo empirico i contributi delle luci indirette nella scena. Non dipende dalla superficie ma solo dal materiale Luce ambientale I amb = k amb I A Proprietà del materiale k amb [ 0,1] Ambient Light Only Informatica Grafica 9

10 LightingLocale (3) Componente Diffusiva Sorgente di luce puntuale E una luce riflessa dalla superficie Le superfici si considerano Lambertiane La luce incidente viene riflessa allo stesso modo in tutte le direzioni Le superfici hanno un aspetto opaco Tipico di materiali come stoffe, legno, cemento,... Luce Incidente Informatica Grafica 10

11 LightingLocale (3) Componente Diffusiva La quantità di luce che viene percepita (riflessa) in un punto della superficie dipende dall angolo di incidenza della luce rispetto alla normale alla superficie N N L N L L Superficie in ombra N L Informatica Grafica 11

12 LightingLocale (3) Componente Diffusiva Proprietà del materiale Luce incidente Angolo tra L e N I diff = kdiff I LD cosθ k diff [ 0,1] Diffusive Light Only Ambient + Diffusive Light Informatica Grafica 12

13 LightingLocale (4) Componente Diffusiva Si può scrivere anche come I diff = kdiff I LD ( N ˆ L ˆ ) Oppure, tenendo conto che se il prodotto scalare è minore di 0 la superficie è in ombra I diff = kdiff I LD { 0, N ˆ L ˆ } max Ambient + Diffusive Light Informatica Grafica 13

riflessa in modo omogeneo ma con più forza in una certa

14 LightingLocale (5) Componente Speculare E luce riflessa dalla superficie (sorgente puntuale) La luce non viene riflessa in modo omogeneo ma con più forza in una certa direzione. Tipico di materiali lucidi. Informatica Grafica 14

15 LightingLocale (6) Componente Speculare La luce percepita dipende dalla posizione dell osservatore rispetto alla superficie R Direzione della luce riflessa N L V α θ θ Direzione della luce incidente Informatica Grafica 15

16 LightingLocale (7) Componente Speculare I Proprietà del materiale spec = kspec I LS Luce incidente cosα Angolo tra V e R V R α θ N θ L k spec [ 0,1] Specular Light Only Informatica Grafica 16

17 LightingLocale (7) Componente Speculare Se si eleva ad una potenza n il coseno, si possono ottenere dei riflessi di dimensioni variabili Phong Light Model I spec spec LS ( cosα ) n = k I I = k I ( R ˆ V ˆ ) n spec spec LS n =1 n = 5 n = 10 n = 100 Informatica Grafica 17

18 LightingLocale (8) Componente Speculare Come si calcola la direzione di riflessione R? Rˆ = 2 ( Lˆ Nˆ ) Nˆ Lˆ Nˆ ( Lˆ Nˆ ) Nˆ 2 Lˆ ( Lˆ Nˆ ) Nˆ Rˆ θ Lˆ Informatica Grafica 18

19 LightingLocale (8) Componente Speculare Il modello di Blinn-Phong non usa la bisettrice tra L e V per approssimare α Direzione della bisettrice tra V e L H N R Direzione della luce riflessa γ L V α θ θ Direzione della luce incidente γ α Informatica Grafica 19

20 LightingLocale (9) Componente Speculare Hˆ = L L + + V V V R α H θ γ N θ L Blinn-Phong Light Model I spec = k spec I LS ( H ˆ N ˆ ) n γ si comporta come l angolo α Informatica Grafica 20

21 LightingLocale (10) Componente Speculare I risultati del modello Blinn-Phong sono simili al modello di Phong In generale γ è più piccolo di α e quindi serve un esponente n più grande per avere risultati simili Informatica Grafica 21

22 LightingLocale (11) k spec n Informatica Grafica 22

23 LightingLocale (12) k diff k spec k amb = 0.7 n = 10 Informatica Grafica 23

Documenti analoghi

Grafica Computazionale

Grafica Computazionale Lighting Fabio Ganovelli fabio.ganovelli@gmail.com a.a. 2006-2007 Dalle diapositive a corredo del libro: Fondamenti di Grafica Tridimensionale Interattiva R. Scateni, P. Cignoni,