PSI-2652: Processamento, Síntese e Análise de Imagens II

Rodrigo Debczynski Fernandes – n°USP 3103682

Prof. Marcio Lobo

• Modelos de iluminação local são limitados– cada objeto é renderizado localmente, não prevendo a influência de uns sobre os outros – não é considerada a geração de sombras

• Para solucionar esses problemas usaremos modelos sofisticados (por conseqüência mais lentos)

– Ray-tracing: ideal para superfícies com alto grau de especularidade (reflexos e transparências)– Radiosidade: bom para cenas com superfícies difusas, como interiores de prédios

Também conhecido como ray casting, determinao grau de visibilidade de superfícies, traçandoraios imaginários de luz a partir da posição da

câmera (viewer) até os objetos da cena

• Vários raios não são capturados pela câmera• Traçar todos os raios provenientes da fonte de luz, é muito custoso...• Mais eficiente é traçar raios a partir da câmera (apenas os que contribuem para a imagem)

• Considera– luz emitida pelas fontes de luz– luz transmitida pelos objetos– luz refletida pelos objetos

• Em ambientes reais– a maior parte da luz não provém diretamente de fontes de luz

• Um centro de projeção COP e um plano de imagem são definidos. O plano de imagem é dividido emáreas do tamanho de um pixel• Viewer rays são traçados do COP, passando por cada pixel da cena• Assumindo que os objetos na cena são opacos, cada raio lançado vai: 1 interceptar uma superfície 2 interceptar uma fonte de luz 3 perder-se no infinito (background)

• Considera– sombras– reflexão– refração

• São lançados raios primários (refração e reflexão) e raios secundários (refração e reflexão das sombras), recursivamente

Demonstração:

• Modelo independente da posição da câmera• Ideal para cenas compostas por superfícies perfeitamente difusas• Suponha uma cena simples:

– todas as superfícies são perfeitamente difusas– renderizando esta cena com uma fonte de luz distante, cada superfície terá uma cor constante– sendo uma cena real, alguns reflexos da parede vermelha serão lançados na parede branca, gerando alguns reflexos vermelhos em algumas partes na mesma– o inverso também deve acontecer (reflexos brancos sobre a parede vermelha…)

• Radiosidade é a taxa com que a energia deixa a superfície de um objeto• É a soma das taxas com que ela emite energia e reflete ou transmite energia originada nela ou em outras superfícies do ambiente• Nos modelos de iluminação vistos, as fontes de luz são tratadas separadamente, não recebendo luz umas das outras• Nos métodos baseados em radiosidade, as fontes de luz são superfícies emissoras de luz presentes na cena

• O método discretiza todas as superfícies em “pedaços” de superfície (“patches”) de área finita, emitindo/refletindo luz uniformemente em sua área• Os algoritmos assumem, a conservação da energia no ambiente, ou seja, a cena é “fechada” • Cada “patch” é considerado emissor e refletor opaco Lambertiano (reflexão difusa)

• Como cada “patch” interage em termos de energia com todos os outros da cena, a radiosidade de um “patch” é dada por uma equação que determina que a energia que deixa um “patch” é a soma da energia emitida e da energia refletida • Energia refletida = soma da luz incidente atenuada pelo fator de refletividade

• Com base na interação da energia entre as várias superfícies da cena, inclusive emissoras de luz, estes algoritmos substituem a equação de iluminação vista por um termo que representa a interação entre os objetos• Desta forma, são independentes da posição do observador, ou melhor, o cálculo da intensidade dos pontos é independente• Após este cálculo, várias imagens podem ser criadas apenas alterando-se a posição do observador

• Combinar ray-tracing e radiosidade parece a forma mais óbvia de obter melhor modelagem do fenômeno especular e da interação difusa• Mas é complexo e requer duas passagens sobre a cena:

–Na primeira, independente da posição do observador, as radiosidades são calculadas levando em conta, também, o fato de que “patches” podem refletir luz especularmente–Na segunda passagem, dependente do observador, para cada pixel a ser exibido é emitido um raio que combina as radiosidades dos “patches” especulares

• Bibliografia (sites pesquisados)

www.lac.inpe.br/~carrara/

www.inf.ufrgs.br/~nedel/inf01047/

http://luis.ramirez.vilabol.uol.com.br/index.htm