sombras y reflexión ernesto coto laboratorio de computación grafica universidad central de...

Sombras y Reflexión

Ernesto Coto

Laboratorio de Computación GraficaUniversidad Central de Venezuela

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión 2

Contenido

• Introducción• Sombras

• Sombras Falsas• Sombras Planares• Texturas de Sombra• Mapas de Luz• Z-Buffer de Sombras• Volúmenes de Sombra

• Reflexiones• Reflexión Planar• Reflexión Planar utilizando Aplicación de Texturas


Conocimientos Previos

• Iluminación

• Reflexión

• Mapeo de texturas

• Despliegue de objetos 3D

• Z-Buffering

• Proyecciones

• Blending


Introducción

• Generar una escena usando modelos de iluminación local no la hace lucir real

• Utilizar modelos de iluminación global puede ser muy costoso

• Agregar simulaciones de fenómenos naturales puede hacer que una imagen luzca más real


Introducción

• Agregar sombras y reflexiones a la escena es una buena alternativa

Sombras


Sombras

• Las sombras indican la posición relativa del objeto


Sombras

• Sombras Duras y Suaves

Umbra UmbraPenumbra Penumbra

Fuente en formade punto

Fuente en formade área


Sombras

• Sombras Duras y Suaves


Sombras

• Los algoritmos de sombras determinan que objetos son alcanzables por la luz

• Para escenas donde la luz esta fija, las sombras pueden precalcularse

• El costo viene cuando las luces se mueven


Sombras

• Sombras Falsas• Dibujar en el plano un polígono que se

asemeje a la silueta del objeto

x

y

z


Sombras

• Sombras Planares• Proyectar modelo 3D en un plano base


Sombras

• Sombras Planares• No es necesario determinar que partes del

objeto son alcanzadas por la luz• Soporta luces direccionales o de foco• Produce sombras duras


Sombras

• Sombras Planares• Solo puede aplicarse a planos• Pilas de polígonos crean efecto de Z-fighting• El plano de proyección de la sombra es finito


Sombras

• Texturas de sombra• Para cada objeto sombreado, proyectar los

polígonos que ocluyan la luz en el plano de sombra del polígono

• Usar “additive blending” para acumular todas las contribuciones

• Copie el resultado en una textura• Dibuje el polígono en la escena final con la

textura de sombra


Sombras

• Texturas de sombra• La textura cambia si la luz cambia

Textura de Sombra Imagen Final


Sombras

• Mapas de Luz• Es una textura de sombra estática• Consiste en añadir una segunda textura a

las caras existentes en una escena 3D

TexturaOriginal

Mapa de Luz Textura +

Mapa de Luz


Sombras

• Mapas de Luz• Las texturas suelen calcularse usando una

técnica basada en iluminación global


Sombras

• Z-Buffer de sombras• También llamado Mapa de Sombra• La escena se despliega vista desde la luz y la

información de profundidad se almacena en el Z-Buffer de sombras


Sombras

• Z-Buffer de sombras• Despliegue la escena desde el ojo• Transforme todo píxel (visible) al espacio de

coordenadas de la luz• Compare valores de profundidad

• Si es idéntico, el píxel esta iluminado• De lo contrario es una sombra

• Calcule un Mapa de Sombras para cada luz


Sombras

• Z-Buffer de sombras


Sombras

• Z-Buffer de sombras• Puede simular sombras en cualquier escena

en la que pueda utilizarse Z-buffering• Requiere un Z-buffer separado para cada luz• Para N luces, cada polígono se despliega

N+1 veces


Sombras

• Volúmenes de Sombra• Un volumen de sombra es el volumen invisible

originado por la sombra de un objeto

Luz

PolígonoVolumen

de Sombra


Sombras

• Volúmenes de Sombra• Para cada polígono, calcule su volumen de sombra


Sombras

• Volúmenes de Sombra• Para cada punto visible

• Para cada volumen de sombra• Si el punto esta dentro de un volumen, está en una sombra


Sombras

• Volúmenes de Sombra

+1

+1

+1

+1

+1

-1

-1

-1

C

B

A


Sombras

• Volúmenes de Sombra• El cálculo de las siluetas es costoso• El despliegue de los polígonos es mas costoso• Proporciona sombras precisas• Soporta múltiples fuentes de luz

ReflexiónVisual


Reflexiones

• Aumenta el realismo de la escena• El trazado de rayos maneja reflexiones pero

a un alto costo computacional• Veremos técnicas sencillas para generar

reflexiones


Reflexiones

• Reflexiones Planares• Basados en la Ley de Reflexión: “El ángulo de

entrada es igual al de salida”• Redibujar el objeto invertido con la superficie

reflectora como plano de referencia

Objeto

Reflejo

Plano (Espejo)

Z


Reflexiones

• Reflexiones Planares

Problema !!!


Reflexiones

• Reflexiones Planares


Reflexiones

• Reflexiones Planares• Lo que se hizo fue reflejar el mundo sobre el espejo• Pero también es posible reflejar el punto de vista

sobre el espejo, para obtener lo que se ve en el espejo

Objeto

Reflejo

Plano(Espejo)

Ojo

Ojo reflejado


Reflexiones

• Reflexiones Planares• Cambie la posición y dirección de la cámara en el

plano, luego despliegue


Reflexiones

• Reflexiones Planares usando Mapeo de Texturas• Similar al anterior• Despliegue la escena• Copie la imagen a una textura• Mapear la textura en el

polígono reflector


Reflexiones

• Reflexiones Planares usando Mapeo de Texturas


Resumen

• Motivación

• Concepto de Algoritmo de Sombras

• Tipos de Sombras

• Técnicas de generación de sombras

• Reflexiones planares


Bibliografía

• Atherton, P. R.; Weiler, K. ; Greenberg, D. Polygon Shadow Generation. Proceedings of SIGGRAPH 78, vol. 12, num. 3. pp. 275-281. New York, 1978.

• Bilodeau, Bill; Songy, Mike. Real Time Shadows. Creativity '99, Creative Labs Inc. sponsored game developer conferences, Los Angeles, California, and Surrey, Inglaterra. Mayo, 1999.

• Moller, Tomas ; Haines, Eric. Real-Time Rendering. A.K. Peters, Ltd. 1999.

• Woo, Andew ; Poulin, Pierre ; Fournier, Alain. A Survey of Shadow Algorithms. IEEE Computer Graphics and Applications, vol. 10, num. 6, Noviembre, 1990.


Preguntas

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