ILUMINACIÓN

Un modelo de iluminación sirve para asignar un
valor de iluminación a los puntos de la imagen.
 Se define una ecuación de iluminación.
 Lighting es el proceso de cómputo de dicha
ecuación.
 Modelos de iluminación:



Modelo de luz ambiental.
Modelo de reflexión difusa.
Modelo de reflexión especular.
ILUMINACIÓN
Iluminación ambiental
Ii  I a ki
Iluminación difusa
I  I a k a  I p k d cos(  ) 
I  Iaka  I pkd (N  L )
ILUMINACIÓN
Atenuación de fuente de luz
I  I a k a  f att I p k d ( N  L )
f att 
1
2
dL


1

f att  min 
,
1
2

 c1  c 2 d L  c 3 d L 
Superficies coloreadas
I R  I aR k a O dR  f att I pR k d O dR ( N  L )
I G  I aG k a O dG  f att I pG k d O dG ( N  L )
I B  I aB k a O dB  f att I pB k d O dB ( N  L )
I   I a  k a O d   f att I p  k d O d  ( N  L )
ILUMINACIÓN
Reflexión especular

I   I a  k a O d   f att I p  k d O d  ( N  L )  k s O s  cos ( )

n
I   I a  k a O d   f att I p  k d O d  ( N  L )  k s O s  (V  R )
n


ILUMINACIÓN
Modelos basados en
propiedades físicas:




El objetivo es evitar la
sensación plástica.
Cook Torrance o modelo
de Irradiance.
Basado en energía
irradiada por las
superficies.
Superficies formadas por
microfacetas (rugosas)
ILUMINACIÓN
Hasta aquí hemos supuesto
una fuente de luz puntual.
Modelar una fuente de luz es:
•Definir su geometría.
•La distribución de energía.
Exponente p inc
•La distribución espectral.
ILUMINACIÓN
Modelo Radial:
Emite luz en todas
las direcciones.
Modelo de WARM
•Símil: Poner una fuente de luz radial en un reflector
•L Vector que indica la posición de la fuente de luz desde
el punto iluminado.
•L’ Vector perpendicular al reflector. Indica hacia donde
apunta la fuente de luz. I  I cos p   I (  L  L ) p
L 
L 
ILUMINACIÓN

Modificadores del modelo de Warm para acotar la influencia de las
fuentes de luz
• Solapas
• Conos


Modelos basados en diagramas goniométricos. El diagrama modela la
distribución espacial de la intensidad de la fuente de luz
Múltiples fuentes de luz: suma de efectos
I   I a k a O d 

1 i  m

f atti I p  i k d O d  ( N  L i )  k s O s  ( R i  V )
n

SOMBREADO

Los algoritmos de iluminación calculan el intensidad
luminosa en cada punto de una superficie.
 Cuando las superficies son poligonales, se aplican
algoritmos de sombreado para reducir los cálculos.
 Sombreado de intensidad constante:




Asigna un único valor de intensidad para cada plano.
Muy rápido.
Para conseguir escenas realistas, las caras de los objetos
deben estar formadas por poligonales muy pequeñas.
Sombreado de Gouraud.
–Se calcula vector normal unitario en cada vértice
del polígono.
–Se aplica un modelo de iluminación en cada
vértice.
–Se interpolan de forma lineal las intensidades en
cada vértice.
SOMBREADO

Sombreado de Phong


Interpola vectores normales en lugar de interpolar
iluminación
Etapas:
• Se determina el vector unitario promedio en cada vértice.
• Se interpola linealmente las normales de los vértices en la
superficie del polígono.
• Se aplica un modelo de iluminación a lo largo de cada línea de
rastreo.
TRAZADO DE RAYOS

Principio básico: Un observador ve un punto en una superficie como el
resultado de la intersección en ese punto de rayos que emanan del
resto de la escena y que emanan de fuentes de luz o de reflexiones y
refracciones.
• Algoritmo: para cada pixel se lanza un rayo.
Cuando el rayo incide con un objeto, se refleja y
reflacta en función de las propiedades del objeto.
Este proceso se repite hasta que el rayo llega a una
fuente de luz o sale de la escena. Cada reflexión
refracción introduce una componente de intensidad
en el pixel.
• Ventajas (gran realismo):
•Incluye eliminación de superficies ocultas
•Sombreado por iluminación directa.
•Sombreado por iluminación ambiental
•Calculo de sombras
• Desventajas: alto coste computacional
SOMBRAS
• Gran variabilidad con respecto al entorno a
modelar: umbra y penumbra de tamaño variable
•
Si la fuente de luz es puntual las sombras se consideran como
superficies ocultas desde las fuentes de luz.
• En imágenes estáticas las fuentes no cambian la posición, pero en
imágenes dinámicas se consideran una sofisticación.
TEXTURAS

Los modelos de Gouraud y Phong dan aspecto plástico a los objetos.
 Las texturas implican la modulación de algún atributo de la superficie
usando motivos de una imagen grabada. Normalmente el atributo es el
color, pero puede ser también otros como coeficientes de reflexión,
transparecncias etc...
 Métodos:


Método de polígonos para detallar superficies. Unos polígonos planos se
superponen a las superficies. Al sombrear una superficie se emplean los
atributos del polígono. Para hacer detalles simples como puertas, ventanas
etc...
Aplicación de texturas: Una imagen se aplica en la superficie que se va a
visualizar. La imagen es como una pegatina. La imagen es el mapa de
textura y a sus elementos básicos texeles. Puede ser un pixmap
almacenado en un fichero. El problema de la proyección no es trivial.
TEXTURAS
TEXTURAS
TEXTURAS
TEXTURAS

Métodos

Aplicación de abombamientos:
• Se perturba la normal a la
superficie.
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