Wprowadzenie do grafiki
komputerowej

Wprowadzenie do grafiki
komputerowej

Wykład 6

Wykład 6

Oświetlenie - modele

Oświetlenie - modele

oświetlenia

oświetlenia

Kolor przedmiotu zależy od barwy
światła, które na niego pada i
zdolności odbijania, absorbowania i
przepuszczania światła z
określonych części widma.

Oddziaływanie światła z

materiałem

Oglądamy w świetle zielonym (0,1,0) i
czerwonym (1,0,0):

Kolor =

(R,G,B)

źr

(R,G,B)

obiektu

Ilość odbitego światła zależy od rodzaju

powierzchni.

Gładka biała powierzchnia odbija więcej

światła niż ciemna i szorstka.

Białe

Białe

kartoniki

kartoniki

Czarne

Czarne

kartoniki

kartoniki

Wniosek:

R = kR

źr

R

obiektu

G = kG

źr

G

obiektu

B = kB

źr

B

obiektu

k - współczynnik odbicia, tzn. ilość odbijanego
światła

Modele oświetlenia

Modele oświetlenia



lokalne modele oświetlenia:



globalne modele oświetlenia



model Phonga,



model Cooka - Torrance’a,



metoda śledzenia promieni,



metoda energetyczna,

Lokalne modele
oświetlenia

Lokalne modele
oświetlenia

Biorą pod uwagę jeden punkt powierzchni i
oświetlające go bezpośrednio źródła światła;

światło bezpośrednie

.

A

Model Cooka-Torrance’a

Model Warna(światło reflektora)

Lokalny model oświetlenia
Phonga

Lokalny model oświetlenia
Phonga

Postrzegana przez obserwatora barwa
dowolnego punktu powierzchni obiektu jest
sumą:



rozpraszania światła
otaczającego,



odbicia rozproszonego,



odbicia zwierciadlanego,



samoświecenia.

- L

N



L



R

R

d A

- L

N

Światło otaczające (ang.
ambient)

Światło otaczające (ang.
ambient)

I

a

= 1,

k

a

od lewej do

prawej:

0,8 0,5 0,3

I I k

 

a

a

I

a

 światło źródła

k

a

 współczynnik odbicia

(ambient color)

Odbicie rozproszone (ang.

diffuse)

Odbicie rozproszone (ang.

diffuse)

I I k

N L

  

i

d

(

)



I

i

 światło źródła

k

d

 współczynnik odbicia

(diffuse color)

I

a

= 1,

k

a

=

0,3,

I

i

=

1

k

d

od lewej do prawej: 0,3 0,5 0,8

Uwzględnione rozpraszanie światła otaczającego i odbicie rozproszone

Odbicie zwierciadlane (ang.
specular)

Odbicie zwierciadlane (ang.
specular)

L

N

R

V







I I

k

   

i

s

n

k

cos 

I

k

i

s

k

n









światło źródła,

kolor rozbłysku,

natężenie rozbłysku,

rozmiar rozbłysku.

n:

5

20

100

k: 0,2 0,4
0,6

I

a

=

I

i

=

I

s

= 1,

k

a

= 0,2,

k

d

= 0,3

Uwzględnione odbicie światła otaczającego,

odbicie rozproszone i odbicie

zwierciadlane

k

a

k

d

k

s

kolor

y:

n

k

3D Studio
Max

Wpływ współczynników odbicia na

różne obszary powierzchni

R G B R G B

R

G B
ka 0.4 0 0 0 0.3 0.4 0.1
0.1 0.4
kd 0 0.6 0 0 0.6 0 0.5
0.2 0.1
ks 0 0 0.8 1 0 0.2 0.4
0.7 0.1

Globalne modele
oświetlenia

Globalne modele
oświetlenia

Biorą pod uwagę odbicia światła między
powierzchniami sceny;

światło pośrednie

.

A

Połączenie metody śledzenia promieni z metodą energetyczną

Metoda śledzenia promieni

(ang. ray tracing)

- L

N



L



R

R

Promienie wychodzą z oka
obserwatora.

Brane jest pod uwagę głównie odbicie

zwierciadlane.

rekursywne śledzenie promieni

rekursywne śledzenie promieni

Metoda energetyczna (ang. radiosity)

Promienie wychodzą ze źródła
światła.

d A

- L

N

Brane jest pod uwagę odbicie

rozproszone.

1.

Powierzchnie są dzielone na

płaty.
2. Obliczane są współczynniki
sprzężenia Kij dla każdego płata,
określające ile energii
opuszczającej płat Ai dociera do
płata Aj. Odpowiada to odpowiedzi
na pytanie:jaką część płata Aj widać
z płata Ai.
3. Rozwiązanie układu równań -
tyle równań ile jest płatów w scenie

K

A

r

dA dA

ij

i

i

j

j

i

Aj

A

i







1

2

cos cos







(a) metoda energetyczna, (b) w pierwszym przebiegu

metoda energetyczna, w drugim śledzenia promieni

(a)

(b)

Literatur
a:

J. Foley. Wprowadzenie do grafiki
komputerowej.
PWN 1995.