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Visualización Computacional II. Quienes somos? Profesor: Dr. Marcelo Javier Vénere: Ayudantes: Ing. Juan P. DAmato:

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Presentación del tema: "Visualización Computacional II. Quienes somos? Profesor: Dr. Marcelo Javier Vénere: Ayudantes: Ing. Juan P. DAmato:"— Transcripción de la presentación:

1 Visualización Computacional II

2 Quienes somos? Profesor: Dr. Marcelo Javier Vénere: Ayudantes: Ing. Juan P. DAmato: Ing. Cristian García Bauza: Edificio PLADEMA

3 Logística (o como va a ser la cosa…) Seis clases teóricas repartidas entre esta semana y la que viene. Dos prácticas (a confirmar) para explicación de conceptos (OpenGL) y uso de tutoriales. Tres prácticas adicionales Forma de evaluación: Cursada y Final con un trabajo. Una entrega a corto plazo (antes de fin de año) y entrega final posterior.

4 Horarios y Lugares Martes 21/10: Aula 2 (Facultad) hs. Miércoles 22/10:Aula 2 (Facultad)19-21 hs. Viernes 24/10:Aula 1 (Facultad)18-21 hs. Lunes 27/10: Aula 3 (Facultad)19-22 hs. Martes 28/10: Aula 2 (Facultad) hs. Miércoles 29/10:A confirmar Teórica:

5 Información Bibliografía: Foley, van Dam, Feiner, Hughes Computer Graphics: Principles and Practice. Woo, Neider, Davis, Shreiner: OpenGL Programming Guide. Alan Watt 3D Computer Graphics. IEEE Computer Graphics an applications.

6 Objetivo Idea: Entender los principios y metodologías para lograr efectos especiales en aplicaciones 3D.

7 Resumen de la materia Iluminación y transformaciones. Texturas. Raycasting, Raytracing y Radiosity. Sombras. Animación y comportamiento físico. Optimizaciones.

8 Transformaciones P1P1 P2P2 PiPi Pi = (px, py) Las transformaciones se aplican sobre los puntos que definen el objeto

9 Transformaciones Simples Escala isotrópica Pi = S.Pi Pi = (px, py) sx 0 0 sy S =

10 Transformaciones Simples Traslación Pi = Pi + D Pi = (px, py) D = (dx, dy) dx dy

11 Transformaciones Simples Rotación Pi = R.Pi Pi = (px, py) cos -sin sin cos R =

12 Como representar las transformaciones? x' = ax + by + c y' = dx + ey + f x' y' a b d e cfcf = xyxy + p' = M p + t

13 Coordenadas homogeneas Se agrega una dimensión extra en 2D, se usa 3 x 3 matrices en 3D, se usa 4 x 4 matrices Cada punto tiene entonces un valor extra, w x' y' z' w' = xyzwxyzw aeimaeim bfjnbfjn cgkocgko dhlpdhlp p' = M p

14 Pasar a coordenadas homogeneas x' = ax + by + c y' = dx + ey + f x' y 1 a b d e 0 cf1cf1 = xy1xy1 p' = M p x' y' a b d e cfcf = xyxy + p' = M p + t Forma AfínForma Homogénea

15 Traslación (t x, t y, t z ) Por que utilizar coordenadas homogéneas? Porque ahora las traslaciones se expresan como matriz! x' y' z' 0 = xyz1xyz txtx tyty tztz 1 x' y' z' 1

16 Escala (s x, s y, s z ) Isotrópica (uniforme) scaling: s x = s y = s z x' y' z' 1 = xyz1xyz1 sxsx sysy szsz Scale(s,s,s) x p p' q q' y

17 Rotación Sobre eje z x' y' z' 1 = xyz1xyz1 cos θ sin θ 0 0 -sin θ cos θ ZRotate(θ) x y z p p' θ

18 Rotación General x' y' z' 1 = xyz1xyz1 r 12 r 22 r r 11 r 21 r 31 0 r 13 r 23 r 33 0 R V = R. V

19 Proyección en perspectiva x' y' z' w = xyz1xyz /d P. R V = P. R. V

20 Necesidad de un modelo de iluminación

21 Difusor perfecto Asumimos que la superficie refleja igual en todas las direcciones. Ejemplo: tiza, arcilla, algunas pinturas Superficie R = I.Kr G = I.Kg B = I.Kb I

22 Cantidad de luz recibida n Surface n n I0I0 I0I0 I = I 0.cos R = I 0.cos.Kr G = I 0.cos.Kg B = I 0.cos.Kb

23 Reflejos Reflexión ocurre solo en la dirección especular. Depende de la posición relativa de la fuente de luz y el punto de vista Surface l n r

24 Reflectores no ideales Materiales reales no son como espejos. Brillos no son puntuales sino borrosos

25 Reflectores no ideales Modelo empírico simple: Se supone que la luz se reflejará en la dirección del rayo ideal. Sin embargo, debido a imperfecciones microscópicas de la superficie, algunos rayos reflejados se apartarán un poco de la dirección ideal.

26 El modelo Phong Parámetros k s : coeficiente reflexión especular q : exponente reflexión especular Surface L n r Cámara V I = I 0.Ks.cos q

27 El modelo Phong Efecto del coeficiente q

28 Cálculo de la dirección especular Surface L n r r R = I 0.((1-Ks).Kr. L.n + Ks. (V.r) q ) G = I 0.((1-Ks).Kg. L.n + Ks. (V.r) q ) B = I 0.((1-Ks).Kb. L.n + Ks. (V.r) q )

29 Surface Modelo de iluminación simple R =I a.Kr + I 0.((1-Ks).Kr. L.n + Ks. (V.r) q ) G = I a.Kg + I 0.((1-Ks).Kg. L.n + Ks. (V.r) q ) B = I a.Kb + I 0.((1-Ks).Kb. L.n + Ks. (V.r) q )

30 Modelos de iluminación (resumen) R = I a.Kr + Σ I i.((1-Ks).Kr. L i.n + Ks. (V.r i ) q ) G = I a.Kg + Σ I i.((1-Ks).Kg. L i.n + Ks. (V.r i ) q ) B = I a.Kb + Σ I i.((1-Ks).Kb. L i.n + Ks. (V.r i ) q ) Surface L V r n Kr, Kg, Kb Ks, q Propiedades del cuerpo

31 Intensidad de la luz Decae como 1/r 2 Misma energía en todas las direcciones En realidad se usa 1/r

32 Modelo de iluminación simple Flat shadingGourard shading

33 I r1, I g1, I b1 I r2, I g2, I b2 I r3, I g3, I b3 Ir pixel = (I r1.A 1 +I r2.A 2 +I r3.A 3 )/A n 1, n 2, n 3 A1A1 A3A3 A2A

34 Phong shading n 1, n 2, n 3 n pixel I r, I g, I b

35 Modelo de iluminación simple

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37 Que falta tener en cuenta? Texturas Sombras Transparencias Reflexiones Refracciones Fuentes no puntuales Iluminación proveniente de otros objetos Para obtener imágenes realistas

38 Resumen - Texturas Por qué usar texturas Conceptos básicos Mapeo y Tiling Filtros y Mipmapping Lightmaps y efectos. Environment Mapping

39 Resumen - Sombras Fake shadows Planar & Projective Shadow Mapping Shadow volumes

40 Transparencias

41 Refracción

42 Reflexiones

43 Ray Tracing I = I local + I reflejada + I refractada

44 Sombras difusas

45 Radiosity

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48 Que falta tener en cuenta? Para lograr realidad virtual Matrix Inmersión Comportamientos realistas

49 Efectos físicos

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