1 / 23

4.7. Árnyalás – a felületi pontok színe

4.7. Árnyalás – a felületi pontok színe. A tárgyak felületi pontjainak színezése A fényviszonyok szerint. árnyalás - megvilágítás. Előzmények : egy-egy képpontban: mi látszik Árnyalás: C(u,v) := { r, g, b } helyüktől, állásuktól, anyaguktól, és fényviszonyoktól függően

uri
Download Presentation

4.7. Árnyalás – a felületi pontok színe

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. 4.7. Árnyalás –a felületi pontok színe • A tárgyak felületi pontjainak színezése • A fényviszonyok szerint

  2. árnyalás - megvilágítás • Előzmények: egy-egy képpontban: mi látszik • Árnyalás:C(u,v) := {r, g, b} helyüktől, állásuktól, anyaguktól, és fényviszonyoktól függően • Megvilágítási modell ( illumination model ): a fényviszonyok fizikai-matematikai modellje

  3. Összefoglalva Lokális megvilágítási modellünkben (egyszerűsítések!)a képernyő egy pontjában látott szín: a fény visszaverődése szemünkbeC(u,v) = SL [ ILr(u,v) ] + Iar (u,v) = SL [ ILdr(u,v) + ILrs(u,v) ] + Iar (u,v) = . . . 3

  4. Az árnyalás kiinduló adatai Adatszerkezet: testek – lapok – csúcspontok A képernyő minden (u,v) képpontjában ismert: - F[u,v]; melyik lap látszik ott (mutató a listára), - Z[u,v]: a látott pont (x,y,z) koordinátája A sokszög (poligon) adatcella: A, B, C (, …) csúcspontok n; illetve: nA, nB, nC normális (a,b,c,d): a sík-egyenletének együtthatói felületi jellemzők (szín, textúra), befoglaló doboz, rendezés, térfelosztás 4

  5. A fény fizikája • A fény elektromágneses hullám (útján terjedő energia) • A (látható) fény: 380 l 760 nm (n = 1/l) l760 nm : infravörös (vörös „alatti”)l380 nm: ultraibolya (ibolyán túli) • A legtöbb fény: keverék-fény; spektrum: az energia eloszlásalszerint

  6. A fény fizikája • A látható színek érzete (majdnem minden színé) előállítható három alapszín keverékével. • Modellünk közelítése: minden fényt három összetevő erősségével: { r, g, b } vagy { c, m, y}

  7. Egy felületi pontban … • Egy pontban látott fény eredete lehet: fény kibocsátás (emisszió) fény visszaverés (reflexió) fény áteresztés (transzmisszió) (és fény elnyelés)

  8. Egy felület megvilágítása • A felület egy pontjában a megvilágítás erőssége: az időegység alatt, egységnyi felületre eső energia • Egy P pontban az L ff -ból nyert megvilágítás:I m L (P) = I L cos f = I L ( N0  L0 )

  9. A „tökéletes tükör törvénye” • Az ideális fényvisszaverődés törvénye: - (i) „beesési szög = visszaverődési szög”:(N0L0) = (N0  S0) - (ii) N0, L0, S0 egy síkban vannak

  10. A fénytörés törvénye • A Snelius-Descartes törvény . . .

  11. A visszavert fény (színe) • Beeső = visszavert + elnyelt (energia) • A visszavert energia: I v L = k v I f L ; a k v fvv tényező; 0 < k v< 1; de kv(l) !! • Modellünkben: - az L fényforrás fénye: I f L = { r L, g L, b L } - a felület fvv tényezője: k v = { k v r, k v g, k v b } - a visszavert fény: I v L = { r v L, g v L, b v L }; • Számítása: r v L = k v r r L , g v L = k v g g L, b v L = k v r b L

  12. Megvilágítási modellek • Lokális megvilágítási modell: - egy-egy felületi pontban - a többitől függetlenül vizsgáljuk a visszaverődését • Globális megvilágítási modell: - egy zárt térrészben vizsgáljuk -az összes fényjelenséget együtt • Az utóbbi „drága” (l. pl. Szirmay-Kalos könyve)

  13. Egy lokális megvilágítási modell - 1 • A képernyőn, mint ablakon át nézzük a tárgyakat • A szemből egy-egy képponton át: „fordított fénysugarak” • Ez döfi az ott látott felület

  14. Egy lokális megvilágítási modell- 3 • A fényforrások fényének visszaverődése - tökéletes tükrös felületen: I r s - tökéletesen matt felületen: I r d - „tökéletlen” felületen: I r d + I r s • A környezetben eloszlott (ambiens) fény visszaverődése): Ir a • A szemünkbe visszavert fény: I r a + ( I r d+ I r s ) • Egy felület jellemző adatai: ka = {kar, kag, kab} ambiens visszaverési tényező, kd = {kdr, kdg, kdb} szórt visszaverési tényező, ks és n: tükrös visszaverési tényező és fényességi kitevő

  15. A környezetben eloszlott (ambiens) fény • Eloszlott (körülvevő, szórt, ambiens) fény (ambiens = körülvevő, környezeti) • Ködös napon látható fényforrás nélkül is látunk • Feltételezés: minden irányban egyenlő erősségű és egyformán verődik vissza (a szembe is) • Visszaverődésének modellje:Car = ka Ia = {kar ra, kag ga, kab ba} • Nélküle: „villanófényes fénykép” • Csak vele: a térérzet hiánya

  16. A fényforrások fényének visszaverődése • Nincs „tökéletes felület” • Modellünkben: minden felületre kétféle fényvisszaverés: az ff fényének szórt (diffúz) visszaverése, éstükrös (spekuláris) visszaverése (a kettő együtt < mint a beeső fény)

  17. Szórt (diffúz) fény-visszaverés • A „tökéletesen matt” felület minden irányban egyformán veri vissza • A felület szórt visszaverési tényezője kd = { kd r, kd g, kd b} Ird(u,v) = kd  If L== kd  IL  cos a == { kd r  rL cos a , kd g gL cos a , kd b bL cos a };cos a = (N0L0)

  18. Tükrös (specular) fény-visszverődés • Az L irányból jövő fény legerősebben S irányba verődik vissza, ettől eltérő irányokban fokozatosan csökken. • A felület tükrös visszaverési tényezője ks = { ks r, ks g, ks b }; gyakran: ks r= ks g= ks b • Az irányfüggő visszaverést cosn b-val modellezve:Ir s = ks  If L  cosn(b) = ks  IL cos a cosn(b) = {ksr rL cos a cosn(b),ksggL cos a cosn(b) ksbbL cos a cosn(b) };cos a = (N0L0), cos(b)= (E0S0)

  19. Összefoglalva • Lokális megvilágítási modellünkben (egyszerűsítések!)a képernyő egy pontjában látott fény (szín):C(u,v) = = Ira (u,v) + SL[ IrdL(u,v) +IrsL(u,v) ] = = kaIa + SL[ kd IL cos(a) + ks IL cos(a)cosn(b) ] = = kaIa + SL[ IL  (N0L0)  ( kd + ks  (E0S0) n ) ] = = {karIar + SL[ ILr(N0L0) ( kdr + ksr (E0S0)n ) ],kagIag+ SL[ ILg(N0L0) ( kdg+ ksg (E0S0)n ) ],kabIab+ SL[ ILb(N0L0) ( kdb+ ksb (E0S0)n ) ]}

  20. Függvény lineáris interpolációja síklapokon • Görbült felület közelítése sokszögekkel • Számított Ni vektor minden csúcsban: a lap-normálisok súlyozott átlaga • Gouraud- interpoláció: a csúcsokban számolt szín interpolációja az éleken, és a pásztákon • Phong-interpoláció: - az N vektor interpolációja az éleken és a pásztákon, - a szín kiszámítása minden képpontban. - Ez lassabb, de szebb.

  21. Az élek simítása • Felületek közelítése sokszöglapokkal • Az éleknél színugrás; látszanak a síklapok! • A Gouraoud és Phong árnyalásezt megszünteti!

  22. Finomítások… • Továbbiak: textúra levegő perspektíva alakos fényforrások globális megvilágítási modell stb.

More Related