Laboratorio de Computación Grafica
Universidad Central de Venezuela
Sombras y Reflexión
Ernesto Coto
Contenido
•
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Introducción
Sombras
•
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•
•
•
•
Sombras Falsas
Sombras Planares
Texturas de Sombra
Mapas de Luz
Z-Buffer de Sombras
Volúmenes de Sombra
Reflexiones
•
•
Reflexión Planar
Reflexión Planar utilizando Aplicación de Texturas
Ernesto Coto - Sombras y Reflexión
2
Conocimientos
Previos
•
•
•
•
•
•
•
Iluminación
Reflexión
Mapeo de texturas
Despliegue de objetos 3D
Z-Buffering
Proyecciones
Blending
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3
Introducción
• Generar una escena usando modelos de
iluminación local no la hace lucir real
• Utilizar modelos de iluminación global
puede ser muy costoso
• Agregar simulaciones de fenómenos
naturales puede hacer que una imagen
luzca más real
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Introducción
• Agregar sombras y reflexiones a la escena
es una buena alternativa
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Sombras
Sombras
• Las sombras indican la posición relativa del
objeto
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Sombras
• Sombras Duras y Suaves
Fuente en forma
de punto
Umbra
Fuente en forma
de área
Penumbra Umbra Penumbra
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Sombras
• Sombras Duras y Suaves
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Sombras
• Los algoritmos de sombras determinan
que objetos son alcanzables por la luz
• Para escenas donde la luz esta fija, las
sombras pueden precalcularse
• El costo viene cuando las luces se
mueven
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Sombras
• Sombras Falsas
• Dibujar en el plano un polígono que se
asemeje a la silueta del objeto
y
x
z
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Sombras
• Sombras Planares
• Proyectar modelo 3D en un plano base
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Sombras
• Sombras Planares
• No es necesario determinar que partes del
objeto son alcanzadas por la luz
• Soporta luces direccionales o de foco
• Produce sombras duras
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Sombras
• Sombras Planares
• Solo puede aplicarse a planos
• Pilas de polígonos crean efecto de Z-fighting
• El plano de proyección de la sombra es finito
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Sombras
• Texturas de sombra
• Para cada objeto sombreado, proyectar los
polígonos que ocluyan la luz en el plano de
sombra del polígono
• Usar “additive blending” para acumular todas las
contribuciones
• Copie el resultado en una textura
• Dibuje el polígono en la escena final con la
textura de sombra
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Sombras
• Texturas de sombra
• La textura cambia si la luz cambia
Textura de Sombra
Imagen Final
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Sombras
• Mapas de Luz
• Es una textura de sombra estática
• Consiste en añadir una segunda textura a
las caras existentes en una escena 3D
Textura
Original
Mapa de Luz
Textura
+
Mapa de Luz
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Sombras
• Mapas de Luz
• Las texturas suelen calcularse usando una
técnica basada en iluminación global
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Sombras
• Z-Buffer de sombras
• También llamado Mapa de Sombra
• La escena se despliega vista desde la luz y la
información de profundidad se almacena en
el Z-Buffer de sombras
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Sombras
• Z-Buffer de sombras
• Despliegue la escena desde el ojo
• Transforme todo píxel (visible) al espacio de
coordenadas de la luz
• Compare valores de profundidad
• Si es idéntico, el píxel esta iluminado
• De lo contrario es una sombra
• Calcule un Mapa de Sombras para cada luz
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Sombras
• Z-Buffer de sombras
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Sombras
• Z-Buffer de sombras
• Puede simular sombras en cualquier escena
en la que pueda utilizarse Z-buffering
• Requiere un Z-buffer separado para cada luz
• Para N luces, cada polígono se despliega
N+1 veces
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Sombras
• Volúmenes de Sombra
• Un volumen de sombra es el volumen invisible
originado por la sombra de un objeto
Luz
Volumen
de Sombra
Polígono
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Sombras
• Volúmenes de Sombra
• Para cada polígono, calcule su volumen de sombra
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Sombras
• Volúmenes de Sombra
• Para cada punto visible
• Para cada volumen de sombra
• Si el punto esta dentro de un volumen, está en una sombra
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Sombras
• Volúmenes de Sombra
-1
A
-1
B
+1
-1
+1
+1
+1
+1
C
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Sombras
• Volúmenes de Sombra
•
•
•
•
El cálculo de las siluetas es costoso
El despliegue de los polígonos es mas costoso
Proporciona sombras precisas
Soporta múltiples fuentes de luz
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Reflexión
Visual
Reflexiones
• Aumenta el realismo de la escena
• El trazado de rayos maneja reflexiones pero
a un alto costo computacional
• Veremos técnicas sencillas para generar
reflexiones
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Reflexiones
• Reflexiones Planares
• Basados en la Ley de Reflexión: “El ángulo de
entrada es igual al de salida”
• Redibujar el objeto invertido con la superficie
reflectora como plano de referencia
Z
Objeto
Plano (Espejo)
Reflejo
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Reflexiones
• Reflexiones Planares
Problema !!!
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Reflexiones
• Reflexiones Planares
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Reflexiones
• Reflexiones Planares
• Lo que se hizo fue reflejar el mundo sobre el espejo
• Pero también es posible reflejar el punto de vista
sobre el espejo, para obtener lo que se ve en el
espejo
Ojo reflejado
Reflejo
Objeto
Ojo
Plano
(Espejo)
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Reflexiones
• Reflexiones Planares
• Cambie la posición y dirección de la cámara en el
plano, luego despliegue
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Reflexiones
• Reflexiones
Texturas
•
•
•
•
Planares
usando
Mapeo
de
Similar al anterior
Despliegue la escena
Copie la imagen a una textura
Mapear la textura en el
polígono reflector
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Reflexiones
• Reflexiones Planares usando Mapeo de Texturas
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Resumen
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•
•
•
•
Motivación
Concepto de Algoritmo de Sombras
Tipos de Sombras
Técnicas de generación de sombras
Reflexiones planares
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Bibliografía
• Atherton, P. R.; Weiler, K. ; Greenberg, D. Polygon Shadow
Generation. Proceedings of SIGGRAPH 78, vol. 12, num. 3. pp.
275-281. New York, 1978.
• Bilodeau, Bill; Songy, Mike. Real Time Shadows. Creativity '99,
Creative Labs Inc. sponsored game developer conferences, Los
Angeles, California, and Surrey, Inglaterra. Mayo, 1999.
• Moller, Tomas ; Haines, Eric. Real-Time Rendering. A.K. Peters, Ltd.
1999.
• Woo, Andew ; Poulin, Pierre ; Fournier, Alain. A Survey of Shadow
Algorithms. IEEE Computer Graphics and Applications, vol. 10, num.
6, Noviembre, 1990.
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Preguntas
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