ILUMINACIÓN Graficación FCC

Definición Los modelos de iluminación determinan el color de la superficie en un punto dado. También son conocidos como modelos de sombreado (shading models) o alumbrado (lighting models).

Modelo de iluminación empírico Luz ambiente El modelo más simple de iluminación consiste en la aplicación de un color uniforme a cada objeto Donde I es la intensidad resultante y el coeficiente k i es la intensidad intrínseca del objeto. La ecuación de iluminación es: I a es llamada luz ambiente, y k a es el coeficiente de reflexión ambiente el cual varia de 0 a 1.

Reflexión difusa Reflexión Lambertiana. Los objetos mates, exhiben reflexión difusa, también conocida como reflexión Lambertiana. La brillantes depende solo del ángulo entre la dirección de la luz L y la normal a la superficie N como se muestra en la figura

Superficies Lambertianas Las superficies Lambertianas tienen la propiedad de que la cantidad de luz reflejada por unidad diferencial de área dA hacia el observador es directamente proporcional al coseno del ángulo entre la dirección del observador y N. La ecuación de iluminación difusa es Si N y L están normalizados, podemos reescribir la ecuación anterior como

Atenuación de la fuente de luz La luz proveniente de una fuente puntual sufre una atenuación al viajar por el espacio. Es común escribir el factor de atenuación como donde c 1, c 2 y c 3 son constantes definidas por el usuario que se asocian a las fuentes de luz, y d L es la distancia a la fuente de luz.

Luces y superficies de color Para el caso del modelo de color RGB se requieren coeficientes para cada componente de color. Donde significa R, G o B.

Reflexión especular Un modelo popular es el de Bui-Tuong Phong El decremento a partir de este ángulo es aproximado por cos n , donde n es el exponente de reflexión especular. Los valores de n van de 1 a varios cientos dependiendo del material que se desee simular.

Modelo completo Coeficientes de luz difusa Coeficientes de reflexión especular

Cálculo del vector de reflexión

Calcular la iluminación Calculamos la iluminación por cada punto en la superficie del objeto que corresponda a un pixel sobre el despliegue. Posteriormente establecemos el pixel a ese valor.

Información necesaria para calcular la iluminación de un pixel. (1)El vector de dirección a la fuente de iluminación L. (2)El vector normal N. (3)El vector de reflexión R. (4)La dirección del observador V. Todo lo anterior para el punto en la superficie que corresponda con un pixel.

Un Ejemplo (1)Sea (x,y,z) un punto en la superficie de un objeto, el cual corresponde a un pixel en la pantalla. (2)(S x,S y,S z ) es la posición de una fuente de iluminación. (3)(E x,E y,E z ) es la posicion del observador. (4)Calculamos L como : Lx= Sx-x Ly= Sy-y Lz= Sz-z y normalizamos L. (5) Calculamos V como : Vx= Ex-x Vy= Ey-y Vz= Ez-z y normalizamos V.

Ejemplo. Cont. (6) Calculamos la normal N. (7) Calculamos el vector de reflexión R. (8) En cuanto tengamos calculado L, V, N y R podemos calcular cos(Φ)= L·N y cos(θ)= V·R Recordemos que todos los vectores implicado en los cálculos del coseno deben ser normalizados.

Ejemplo. Cont. (9). Calcular la iluminación con la fórmula siguiente: I=I a *k a +I L (k d *cos(Φ)+k s *cos NO (θ))