Bài giảng Illumination & Shading

Illumination & Shading Illumination & Shading

11 Không gian màu RGB Không gian màu RGB

màu s c b ng 3 thành ph n Red, Green, Blue. màu s c b ng 3 thành ph n Red, Green, Blue. ằ ằ ắ ằ ắ ằ ể ể ầ ầ ổ ợ ổ ợ ượ ượ • Mô t ả ả Mô t • M i màu đ ỗ ỗ M i màu đ ễ ễ c bi u di n b ng t c bi u di n b ng t h p 3 màu Red, Green, Blue. h p 3 màu Red, Green, Blue.

BB

Cyan(0,1,1) Cyan(0,1,1)

White(1,1,1) White(1,1,1)

Blue(0,0,1) Blue(0,0,1)

Magenta(1,0,1) Magenta(1,0,1)

GG

Yellow(1,1,0) Yellow(1,1,0)

Black(0,0,0) Black(0,0,0)

Red(1,0,0) Red(1,0,0)

RR

22 Không gian màu RGB (cont.) Không gian màu RGB (cont.)

Yellow Yellow

GreenGreen

RedRed

CyanCyan

Magenta Magenta

Red-Green-Blue Color Cube Red-Green-Blue Color Cube

BlueBlue

Grey Level Grey Level

Red(1,0,0) + Blue(0,0,1) = Magenta(1,0,1) Red(1,0,0) + Blue(0,0,1) = Magenta(1,0,1)

33 Gamma Correction Gamma Correction

ự ươ ứ ự ươ ứ ư ư

ế ế ng ng ng ng ế ị ể ế ị ể ườ ườ ộ ộ ng đ sáng c a thi ng đ sáng c a thi t b hi n t b hi n

ị ị

ữ ữ ở ớ ở ớ ệ ệ ố ố ề ề ế ế ằ ằ

1.0 / GammaCorrection Value1.0 / GammaCorrection

ể ệ ể ệ ườ ườ ộ ộ ệ ệ ỉ ỉ  Màn hình máy tính (cũng nh TV) không có s t Màn hình máy tính (cũng nh TV) không có s t ủ ị ị ủ tuy n tính gi a giá tr màu và c tuy n tính gi a giá tr màu và c th gây b i l p photpho trên màn hình. th gây b i l p photpho trên màn hình.  Công ngh truy n hình s d ng h ng s gamma (1.8 đ n 2.6, Công ngh truy n hình s d ng h ng s gamma (1.8 đ n 2.6, th th ử ụ ử ụ ng dùng là 2.222) đ hi u ch nh đ chênh l ch. ng dùng là 2.222) đ hi u ch nh đ chênh l ch.

= Value CorrectedValue = CorrectedValue

ValueValue CorrectedValue CorrectedValue

44 ữ ữ

Thu t ngậ Thu t ngậ

ể ủ ể ủ ượ ượ ừ ừ ồ ồ ế ế : s di chuy n c a năng l Illumination: s di chuy n c a năng l Illumination ng t ng t ề ề ngu n sáng đ n b ngu n sáng đ n b

ự ế ự ế

ế ế

ự ự ể ặ ậ ặ ậ ể m t v t th m t v t th ế ư ế ư L u ý: chi u sáng tr c ti p và gián ti p L u ý: chi u sáng tr c ti p và gián ti p

ườ ườ ủ ủ ộ ộ ể ể : tính toán c Lighting: tính toán c Lighting ề ặ ề ặ ng đ sáng c a đi m trên b m t ng đ sáng c a đi m trên b m t

: gán màu cho pixel Shading: gán màu cho pixel Shading

55 ế ế

ầ ủ ầ ủ Các thành ph n c a chi u sáng Các thành ph n c a chi u sáng

ấ ủ ề ặ ậ ấ ủ ề ặ ậ ể ể

• Ngu n sáng ồ ồNgu n sáng – Direct Direct – Indirect Indirect • Tính ch t c a b m t v t th Tính ch t c a b m t v t th – ColorColor – Tính ch t:ấ Tính ch t:ấ • Position Position • Orientation Orientation • Shape Shape • Microgeometry (smooth, rough, inbetween) Microgeometry (smooth, rough, inbetween)

66 ấ ủ ấ ủ Tính ch t c a tia sáng Tính ch t c a tia sáng

MàuMàu

ọ ọ

ấ ấ Tính ch t hình h c: Tính ch t hình h c: – V trí Position ị ịV trí Position – H ng Orientation ướ ướH ng Orientation – D ng Shape ạ ạD ng Shape

Directional attenuation Directional attenuation

77 Tô bóng Tô bóng

ườ ườ ỏ ề ặ ậ ỏ ề ặ ậ ộ ộ ể ờ ờ ể ng đ ánh sáng khi r i kh i b m t v t th ng đ ánh sáng khi r i kh i b m t v t th

Tính toán màu và c Tính toán màu và c và đi vào m t.ắ và đi vào m t.ắ

ủ ủ ậ ượ ậ ượ ợ ợ ổ ổ c là t ng h p: c là t ng h p:

ỏ ậ ỏ ậ ỏ ậ ỏ ậ ả ạ ả ạ ạ ạ ắ ả ắ ả Màu c a tia sáng mà m t c m nh n đ Màu c a tia sáng mà m t c m nh n đ • Màu c a b m t v t th . ể ủ ề ặ ậ ủ ề ặ ậ ể Màu c a b m t v t th . • Màu c a b t kì tia sáng nào ph n x ra kh i v t th . ể ủ ấ ủ ấ ể Màu c a b t kì tia sáng nào ph n x ra kh i v t th . • Màu c a b t kì tia sáng nào khúc x qua kh i v t th . ể ủ ấ ể ủ ấ Màu c a b t kì tia sáng nào khúc x qua kh i v t th .

88 Tô bóng (cont.) Tô bóng (cont.)

ườ ườ i ta quan tâm : i ta quan tâm :

ướ ướ ủ ủ

ể ể Đ tính toán màu trong quá trình tô bóng, ng Đ tính toán màu trong quá trình tô bóng, ng • h h ng c a tia sáng ng c a tia sáng • ể ấ ề ặ ậ ể ấ ề ặ ậ tính ch t b m t v t th . tính ch t b m t v t th .

ơ ơ ị ị Khi tia sáng tu ng tác v i m t v t th , tô bóng xác đ nh ánh sáng Khi tia sáng tu ng tác v i m t v t th , tô bóng xác đ nh ánh sáng

ắ ắ ề ề ể ể ư ế ư ế ớ ặ ậ ớ ặ ậ ế ế c lan truy n đ n m t nh th nào: c lan truy n đ n m t nh th nào:

• ướ ướ ụ ụ ộ ộ ế ế ủ ủ ng c a ng c a

• ố ố ọ ướ ọ ướ ng, ng,

ướ ướ ủ ủ ụ ụ ộ ộ ẽ ượ ẽ ượ s đ s đ ự ả ự ả s ph n chi u ánh sáng – specular : ph thu c vào h s ph n chi u ánh sáng – specular : ph thu c vào h tia sáng. tia sáng. ế ự ế ự s khu ch tán ánh sáng – diffuse : gi ng nhau theo m i h s khu ch tán ánh sáng – diffuse : gi ng nhau theo m i h không ph thu c vào h không ph thu c vào h ng c a tia sáng. ng c a tia sáng.

ề ồ ạ ề ồ ạ ế ế ế ế Ph n chi u và khu ch tán ánh sáng đ u t n t Ph n chi u và khu ch tán ánh sáng đ u t n t ả ạ ả ạ i trong ph n x i trong ph n x

ạ ạ ả ả (reflection) và khúc x (transmission) ánh sáng. (reflection) và khúc x (transmission) ánh sáng.

99 Tô bóng (cont.) Tô bóng (cont.)

ừ ừ ự ế ự ế ồ ồ ồ ồ ế ế ạ ạ Ánh sáng đi t Ánh sáng đi t ngu n tr c ti p hay gián ti p => Có 8 lo i ngu n ngu n tr c ti p hay gián ti p => Có 8 lo i ngu n

sáng khác nhau. sáng khác nhau.

ả ả ể ơ ể ơ ả ạ ỏ ộ ố ả ạ ỏ ộ ố ồ ồ

ọ ọ Đ đ n gi n quá trình tính toán, ta ph i lo i b m t s ngu n Đ đ n gi n quá trình tính toán, ta ph i lo i b m t s ngu n ạ ạ ủ ủ ả ả

ư ư

ể ượ ể ượ ạ ỏ ạ ỏ ậ ậ c lo i b c lo i b

ấ ộ ấ ộ sáng không quan tr ng => m t đ chính xác c a hình nh t o sáng không quan tr ng => m t đ chính xác c a hình nh t o ớ ự ố ầ ố ớ ự ầ nhiên. ra, nh ng g n gi ng v i t ra, nh ng g n gi ng v i t nhiên. • Không quan tâm đ n t n s ánh sáng ế ầ ố ế ầ ố Không quan tâm đ n t n s ánh sáng • S ph n x và khúc x gi a các v t th đ ạ ữ ự ả ạ ạ ữ ự ả ạ S ph n x và khúc x gi a các v t th đ • Kho ng cách ả ảKho ng cách

1010

Tô bóng (cont.) Tô bóng (cont.) ầ ố ầ ố T n s ánh sáng T n s ánh sáng

Trong söï töông taùc giöõa vaät theå vaø tia saùng, taàn soá aùnh Trong söï töông taùc giöõa vaät theå vaø tia saùng, taàn soá aùnh

saùng aûnh höôûng ñeán maøu cuûa vaät theå. saùng aûnh höôûng ñeán maøu cuûa vaät theå.

Ví duï, laêng kính seõ beû cong aùnh saùng theo nhöõng goùc khaùc Ví duï, laêng kính seõ beû cong aùnh saùng theo nhöõng goùc khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo taàn soá cuûa töøng thaønh phaàn aùnh nhau tuøy thuoäc vaøo taàn soá cuûa töøng thaønh phaàn aùnh saùng. saùng.

Do ñoù, vieäc khoâng xem xeùt taàn soá aùnh saùng seõ laøm moät Do ñoù, vieäc khoâng xem xeùt taàn soá aùnh saùng seõ laøm moät

soá hieäu öùng cuûa aùnh saùng bò maát. soá hieäu öùng cuûa aùnh saùng bò maát.

1111

ự ả ạ ự ả ạ

ạ ạ

Tô bóng (cont.) Tô bóng (cont.) S ph n x và khúc x S ph n x và khúc x

• Söï phaûn xaï vaø khuùc xaï giöõa caùc vaät theå cung caáp Söï phaûn xaï vaø khuùc xaï giöõa caùc vaät theå cung caáp nguoàn saùng trong haàu heát caùc khung caûnh. Bôûi vì nhieàu nguoàn saùng trong haàu heát caùc khung caûnh. Bôûi vì nhieàu vaät theå phaûn xaï aùnh saùng khueách taùn, chuùng taïo ra voâ vaät theå phaûn xaï aùnh saùng khueách taùn, chuùng taïo ra voâ soá nhöõng nguoàn saùng khoâng ñònh höôùng ñeán caùc vaät soá nhöõng nguoàn saùng khoâng ñònh höôùng ñeán caùc vaät theå khaùc trong khung caûnh. Caùc nguoàn saùng ñoù coù theå theå khaùc trong khung caûnh. Caùc nguoàn saùng ñoù coù theå ñi vaøo maét ngöôøi quan saùt vaø do ñoù chuùng ta coù theå ñi vaøo maét ngöôøi quan saùt vaø do ñoù chuùng ta coù theå thaáy ñöôïc. thaáy ñöôïc.

1212

• Bôûi vì söï phöùc taïp cuûa vieäc tính toaùn söï chieáu saùng Bôûi vì söï phöùc taïp cuûa vieäc tính toaùn söï chieáu saùng khoâng ñònh höôùng töø nhöõng vaät theå khaùc trong khung khoâng ñònh höôùng töø nhöõng vaät theå khaùc trong khung caûnh, haàu heát caùc moâ hình toâ boùng thay theá söï phaân caûnh, haàu heát caùc moâ hình toâ boùng thay theá söï phaân phoái aùnh saùng giöõa caùc vaät theå baèng aùnh saùng phoái aùnh saùng giöõa caùc vaät theå baèng aùnh saùng . Neáu khoâng coù gì thay theá cho söï chieáu saùng ambient. Neáu khoâng coù gì thay theá cho söï chieáu saùng ambient khoâng ñònh huôùng thì caùc vaät theå naøo maø khoâng ñöôïc khoâng ñònh huôùng thì caùc vaät theå naøo maø khoâng ñöôïc chieáu saùng tröïc tieáp töø nguoàn saùng seõ coù maøu ñen vaø chieáu saùng tröïc tieáp töø nguoàn saùng seõ coù maøu ñen vaø khoâng ñöôïc nhìn thaáy. Aùnh saùng ambient cung caáp moät khoâng ñöôïc nhìn thaáy. Aùnh saùng ambient cung caáp moät löôïng aùnh saùng nhoû cho pheùp nhöõng vaät theå bò che löôïng aùnh saùng nhoû cho pheùp nhöõng vaät theå bò che khuaát coù theå nhìn thaáy ñöôïc. khuaát coù theå nhìn thaáy ñöôïc.

ả

Tô bóng (cont.) Tô bóng (cont.) ảKho ng cách Kho ng cách

ẽ ả ẽ ả ể ể ườ ườ ộ ỉ ệ ộ ỉ ệ Ánh sáng di chuy n trong không gian s gi m c Ánh sáng di chuy n trong không gian s gi m c ng đ , t l ng đ , t l theo theo

ươ ươ bình ph bình ph ả ả ng kho ng cách. ng kho ng cách.

ữ ữ

M t s mô hình tô bóng không quan tâm đ n kho ng cách gi a M t s mô hình tô bóng không quan tâm đ n kho ng cách gi a ả ả ể ể ể ể

ả ả t c v t th trong khung c nh t c v t th trong khung c nh ư ư ộ ộ ề ề ộ ố ộ ố ậ ồ ậ ồ ngu n sáng và v t th . Do đó, t ngu n sáng và v t th . Do đó, t ộ ườ ậ ộ ườ ậ đ u nh n m t c đ u nh n m t c ế ế ấ ả ậ ấ ả ậ ng đ sáng nh nhau. ng đ sáng nh nhau.

1313

Tô bóng (cont.) Tô bóng (cont.) ố ư ố ưT i u tính toán T i u tính toán

Sau khi thöïc hieän vieäc ñôn giaûn hoùa vieäc tính toaùn maøu, Sau khi thöïc hieän vieäc ñôn giaûn hoùa vieäc tính toaùn maøu, chuùng ta quan taâm ñeán 4 loaïi nguoàn saùng chính sau: chuùng ta quan taâm ñeán 4 loaïi nguoàn saùng chính sau: – Aùnh saùng ambient. Aùnh saùng ambient. – Aùnh saùng phaûn xaï khueách taùn diffuse (reflection). Aùnh saùng phaûn xaï khueách taùn diffuse (reflection). – Aùnh saùng phaûn chieáu specular reflection. Aùnh saùng phaûn chieáu specular reflection. – Aùnh saùng khuùc xaï refraction. Aùnh saùng khuùc xaï refraction.

1414

Ánh sáng Ambient Ánh sáng Ambient

nh saùng ambient chæ laø söï ñôn giaûn hoùa söï chieáu saùng ÁÁnh saùng ambient chæ laø söï ñôn giaûn hoùa söï chieáu saùng

giöõa caùc vaät theå. Tia saùng ambient trong khung caûnh töông giöõa caùc vaät theå. Tia saùng ambient trong khung caûnh töông taùc vôùi vaät theå töø moïi höôùng vaø phaûn xaï theo moïi taùc vôùi vaät theå töø moïi höôùng vaø phaûn xaï theo moïi huôùng. huôùng.

Cöôøng ñoä cuûa aùnh saùng ambient phaûn xaï vaøo maét ñoäc Cöôøng ñoä cuûa aùnh saùng ambient phaûn xaï vaøo maét ñoäc laäp vôùi höôùng maét nhìn vaø höôùng cuûa nguoàn saùng. laäp vôùi höôùng maét nhìn vaø höôùng cuûa nguoàn saùng.

1515

Ánh sáng Ambient (cont.) Ánh sáng Ambient (cont.)

Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo 2 caùch: Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo 2 caùch: • IIaa = k = kaa * I * Ill

ồ ồn sáng laø cöôøng ñoä cuûa ngu n sáng

– IIll laø cöôøng ñoä cuûa ngu – kkaa haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient. haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient.

xaùc ñònh aùnh saùng ambient seõ ñöôïc phaûn xaï töø Haèng soá kaa xaùc ñònh aùnh saùng ambient seõ ñöôïc phaûn xaï töø Haèng soá k

beà maët vaät theå nhieàu hay ít . beà maët vaät theå nhieàu hay ít .

Phöông phaùp naøy cho aùnh saùng ambient phaûn xaï töø beà maët Phöông phaùp naøy cho aùnh saùng ambient phaûn xaï töø beà maët vaät theå laø haøm theo maøu cuûa nguoàn saùng, khoâng phaûi vaät theå laø haøm theo maøu cuûa nguoàn saùng, khoâng phaûi laø maøu cuûa vaät theå. laø maøu cuûa vaät theå.

1616

Ánh sáng Ambient (cont.) Ánh sáng Ambient (cont.)

ác mang hi u ệ Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo caùch khác mang hi u ệ Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo caùch kh

ứ ứ

ự ơ :: ự ơ ng th c h n ng th c h n * IOO ườ ườ

ể ể

ộng đ ng đ

ườ ườ

ủ ề ặ ậ ộ mmàu c a b m t v t th ủ ề ặ ậ àu c a b m t v t th ông th haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient, thông th

ng là 0.4. ng là 0.4.

• IIaa = k = kaa * I – IIOO laø c laø c – kkaa haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient, th

Vôùi phöông phaùp naøy, vaät theå trong khung caûnh neáu chæ Vôùi phöông phaùp naøy, vaät theå trong khung caûnh neáu chæ ñöôïc chieáu saùng bôûi aùnh saùng ambient thì coù maøu toái ñöôïc chieáu saùng bôûi aùnh saùng ambient thì coù maøu toái hôn maøu thaät cuûa noù. hôn maøu thaät cuûa noù.

1717

Ánh sáng Ambient (cont.) Ánh sáng Ambient (cont.)

ệ ứ ệ ứ

ự ự

ác mang hi u ng th c Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo caùch khác mang hi u ng th c Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo caùch kh

ể ể

ộng đ ng đ

ườ ườ

ủ ề ặ ậ ộ mmàu c a b m t v t th ủ ề ặ ậ àu c a b m t v t th ông th haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient, thông th

ng là 0.4. ng là 0.4.

h nơh nơ :: • IIaa = k = kaa * I * IOO ườ – IIOO laø c ườ laø c – kkaa haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient, th

Vôùi phöông phaùp naøy, vaät theå trong khung caûnh neáu chæ ñöôïc chieáu Vôùi phöông phaùp naøy, vaät theå trong khung caûnh neáu chæ ñöôïc chieáu saùng bôûi aùnh saùng ambient thì coù maøu toái hôn maøu thaät cuûa saùng bôûi aùnh saùng ambient thì coù maøu toái hôn maøu thaät cuûa noù.noù.

= 0.0, 0.2, 0.4, 0.6. kkaa = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6.

1818

Ánh sáng Ambient (cont.) Ánh sáng Ambient (cont.)

Phöông trình tr Phöông trình tr

cướcướ ñöôïc aùp duïng cho aùnh saùng ñôn. Chuùng ta

duïng ñöôïc aùp duïng cho aùnh saùng ñôn. Chuùng ta ápáp duïng

noù cho 3 thaønh phaàn RGB rieâng bieät: noù cho 3 thaønh phaàn RGB rieâng bieät: • IIaRed aRed • IIaGreen aGreen • IIaBlue aBlue

= k= kaRed aRed * I* IoRed oRed aGreen = k= kaGreen aBlue = k= kaBlue

* I* IoGreen oGreen * I* IoBlue oBlue

Ñeå cho ñôn giaûn, chuùng ta cho caùc haèng soá haáp thuï kaRed Ñeå cho ñôn giaûn, chuùng ta cho caùc haèng soá haáp thuï k

aRed, k, kaGreen

aBlue aGreen, k, kaBlue baèng nhau, maëc duø haàu heát caùc beà maët vaät theå haáp thuï caùc baèng nhau, maëc duø haàu heát caùc beà maët vaät theå haáp thuï caùc taàn soá aùnh saùng khaùc nhau ôû nhöõng möùc ñoä khaùc nhau. taàn soá aùnh saùng khaùc nhau ôû nhöõng möùc ñoä khaùc nhau.

1919

ả ạ ả ạ

ế ế

Ph n x khu ch tán – Diffuse Reflection Ph n x khu ch tán – Diffuse Reflection

Aùnh saùng phaûn xaï khueách taùn phaûn xaï aùnh saùng theo moïi Aùnh saùng phaûn xaï khueách taùn phaûn xaï aùnh saùng theo moïi höôùng. Söï phaân phoái cuûa aùnh saùng phaûn xaï khueách höôùng. Söï phaân phoái cuûa aùnh saùng phaûn xaï khueách taùn töø beà maët vaät theå khoâng phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa taùn töø beà maët vaät theå khoâng phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa ngöôøi quan saùt. Vì theá, chuùng ta khoâng quan taâm ñeán ngöôøi quan saùt. Vì theá, chuùng ta khoâng quan taâm ñeán höôùng cuûa maét nhìn. höôùng cuûa maét nhìn.

2020

ậ

ậLu t Lambert’s cosine Lu t Lambert’s cosine

ự ự S ph n x ánh sáng d a trên lu t S ph n x ánh sáng d a trên lu t ậ Lambert’s cosine ậ Lambert’s cosine::

ể ừ ộ ể ừ ộ

ạ ở ướ ạ ở ướ

ủ ủ

ồ ồ m t ngu n sáng có m t ngu n sáng có ng c a ánh sáng và ng c a ánh sáng và

ả ạ ở ề ặ ậ ượ ượ ả ạ ở ề ặ ậ ng ph n x b i b m t v t th t ng ph n x b i b m t v t th t ướ t l ỉ ệ ớ ướ ỉ ệ ớ t l ng v i cosine góc t o b i h ng v i cosine góc t o b i h ủ ề ặ ẩ c a b m t. ơ ự ủ ề ặ ẩ ơ ự c a b m t. tr c chu n tr c chu n

ự ả ạ ự ả ạ Năng l Năng l ị ị đ nh h đ nh h vect vect

ộ ả ạ ụ ộ ả ạ ụ ườ ườ ộ ộ ủ ề ặ ủ ề ặ ồ ồ C ng đ ph n x ph thu c vào h C ng đ ph n x ph thu c vào h ng c a b m t và ngu n ng c a b m t và ngu n

ư ư ụ ụ ộ ộ ướ ướ ị ị view view

sáng, nh ng không ph thu c vào v trí quan sát ( sáng, nh ng không ph thu c vào v trí quan sát ( independent).). independent

ả ầ ả ầ ướ ướ ồ ồ Qu c u theo các h Qu c u theo các h ng ngu n sáng khác nhau: ng ngu n sáng khác nhau:

2121

Tính toán ánh sáng Diffuse Tính toán ánh sáng Diffuse

ữ ữ ủ ề ặ ủ ề ặ Góc gi a pháp vect Góc gi a pháp vect ơ NN c a b m t và ánh sáng t ơ c a b m t và ánh sáng t ọ ớ LL g i là góc t ọ ớ g i là góc t i i ớ ớ i i

θθ ::

(cid:0) (cid:0)

cos

(cid:0) (cid:0)

ự ế ự ế ớ ớ ượ ượ Trong th c t Trong th c t ng v i N và L đ ng v i N và L đ ẩ ẩ c chu n hóa: c chu n hóa: (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0)NL (cid:0)

, ta dùng tích vô h , ta dùng tích vô h I k d ướ ướ I l

2222

Tính toán ánh sáng Diffuse (cont.) Tính toán ánh sáng Diffuse (cont.)

Nhö ôû treân, phöông trình ñôn saéc phaûi ñöôïc aùp duïng cho caùc thaønh Nhö ôû treân, phöông trình ñôn saéc phaûi ñöôïc aùp duïng cho caùc thaønh

• kk dRed dRed • kk dGreen dGreen • kk dBlue dBlue

= k= kd’d’ * I* IoRed oRed = k= kd’d’ * I* IoGreen oGreen = k= kd’d’ * I* IoBlue oBlue

Trong ñoù kd’ laø haèng soá haáp thuï ñöôïc duøng trong 3 tröôøng hôïp vaø Trong ñoù kd’ laø haèng soá haáp thuï ñöôïc duøng trong 3 tröôøng hôïp vaø

Io laø maøu cuûa vaät theå. Io laø maøu cuûa vaät theå.

Theo tröïc giaùc, phöông trình naøy cho thaáy aùnh saùng haáp thuï bôûi beà Theo tröïc giaùc, phöông trình naøy cho thaáy aùnh saùng haáp thuï bôûi beà maët vaät theå phuï thuoäc vaøo maøu cuûa tia saùng vaø maøu cuûa maët vaät theå phuï thuoäc vaøo maøu cuûa tia saùng vaø maøu cuûa vaät theå. Ví duï, neáu aùnh saùng traéng phaûn xaï töø vaät theå maøu vaät theå. Ví duï, neáu aùnh saùng traéng phaûn xaï töø vaät theå maøu ñoû, aùnh saùng phaûn xaï seõ coù maøu ñoû bôûi vì thaønh phaàn maøu ñoû, aùnh saùng phaûn xaï seõ coù maøu ñoû bôûi vì thaønh phaàn maøu Blue vaø Green bò haáp thuï bôûi beà maët vaät theå. Blue vaø Green bò haáp thuï bôûi beà maët vaät theå.

ấ ấp thu ánh sáng) phaàn RGB. Haèng soá kdd (h (h p thu ánh sáng) coù nhöõng giaù trò phaàn RGB. Haèng soá k coù nhöõng giaù trò khaùc nhau ñoái vôùi maøu saéc. Treân thöïc teá, ngöôøi ta söû duïng khaùc nhau ñoái vôùi maøu saéc. Treân thöïc teá, ngöôøi ta söû duïng coâng thöùc sau: coâng thöùc sau:

2323

Ñoái vôùi nhöõng khung caûnh coù nhieàu nguoàn chieáu saùng, chuùng ta Ñoái vôùi nhöõng khung caûnh coù nhieàu nguoàn chieáu saùng, chuùng ta

toång coäng taát caû caùc phaân phoái cuûa aùnh saùng khueách taùn.

Tính toán ánh sáng Diffuse (cont.) Tính toán ánh sáng Diffuse (cont.)

Do muoán keát quaû gaàn gioáng vôùi thöïc teá hôn, chuùng ta thay ñoåi Do muoán keát quaû gaàn gioáng vôùi thöïc teá hôn, chuùng ta thay ñoåi

coâng thöùc treân moät ít. Ñaàu tieân, chuùng ta ñònh nghóa khaùi nieäm coâng thöùc treân moät ít. Ñaàu tieân, chuùng ta ñònh nghóa khaùi nieäm môùi “Brilliance”, ñöôïc duøng ñeå giôùi haïn hieäu öùng cuûa aùnh saùng môùi “Brilliance”, ñöôïc duøng ñeå giôùi haïn hieäu öùng cuûa aùnh saùng khueách taùn. Noùi moät caùch khaùc, Brilliance gia taêng söï taùc ñoäng khueách taùn. Noùi moät caùch khaùc, Brilliance gia taêng söï taùc ñoäng cuûa aùnh saùng khueách taùn gaàn vector tröïc chuaån (vaø giaûm söï cuûa aùnh saùng khueách taùn gaàn vector tröïc chuaån (vaø giaûm söï phaân phoái aùnh saùng nhanh choùng khi goùc giöõa tia saùng tôùi vaø phaân phoái aùnh saùng nhanh choùng khi goùc giöõa tia saùng tôùi vaø vector tröïc chuaån gia taêng). Vì vaäy, coâng thöùc treân ñöôïc thay ñoåi vector tröïc chuaån gia taêng). Vì vaäy, coâng thöùc treân ñöôïc thay ñoåi nhö sau: nhö sau:

Brilliance * (N . L)Brilliance

IIdd = I

= Ill * k * kdd * (N . L)

2424

Brilliance = 8.0, 4.0, 2.0, 1.0 Brilliance = 8.0, 4.0, 2.0, 1.0

ả ạ ả ạ

ế ế

ả ả

Ph n x ph n chi u Specular reflection Ph n x ph n chi u Specular reflection

Aùnh saùng phaûn chi uếuế coù töø nhöõng beà maët baèng phaúng. coù töø nhöõng beà maët baèng phaúng. Aùnh saùng phaûn chi Neáu beà maët vaät theå ñuû phaúng, aùnh saùng phaûn chieáu Neáu beà maët vaät theå ñuû phaúng, aùnh saùng phaûn chieáu xuaát hieän. Aùnh saùng phaûn chieáu xuaát hieän treân beà xuaát hieän. Aùnh saùng phaûn chieáu xuaát hieän treân beà maët vaät theå nhö laø moät maûng aùnh saùng nhoû cuûa maët vaät theå nhö laø moät maûng aùnh saùng nhoû cuûa nguoàn saùng phaûn xaï laïi. nguoàn saùng phaûn xaï laïi.

Neáu beà maët caøng phaúng thì söï phaûn chieáu caøng taêng. Aùnh Neáu beà maët caøng phaúng thì söï phaûn chieáu caøng taêng. Aùnh saùng phaûn chieáu khoâng mang maøu cuûa beà maët vaät theå saùng phaûn chieáu khoâng mang maøu cuûa beà maët vaät theå bôûi vì aùnh saùng phaûn chieáu töông taùc vôùi vaät theå bôûi vì aùnh saùng phaûn chieáu töông taùc vôùi vaät theå khoâng bò haáp thuï vaø phaûn xaï töø beà maët vaät theå nhö khoâng bò haáp thuï vaø phaûn xaï töø beà maët vaät theå nhö tröôøng hôïp aùnh saùng khueách taùn. tröôøng hôïp aùnh saùng khueách taùn.

2525

ậ

ậLu t Snell Lu t Snell

ớ ớ

ằ ằ

(cid:0) (cid:0)

ớ ớ

– Tia sáng t Tia sáng t ứ ẳ ặ ứ ẳ ặ m t ph ng ch a pháp vect m t ph ng ch a pháp vect ả ạ ằ – Góc ph n x b ng v i góc t ả ạ ằ Góc ph n x b ng v i góc t

ả ạ ả ạ i (incoming) và tia ph n x (reflected) cùng n m trên i (incoming) và tia ph n x (reflected) cùng n m trên ể ơ ủ ề ặ ậ ơ ủ ề ặ ậ ể c a b m t v t th . c a b m t v t th . l l = = (cid:0) ớ (cid:0) ớ i: i:

– L: tia sáng t iớ iớ L: tia sáng t – R: tia ph n xả ạ R: tia ph n xả ạ – N: pháp vectơ N: pháp vectơ – R = 2 * N * (L . N) – L R = 2 * N * (L . N) – L

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

2626

Tính toán vet Tính toán vet

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

ế ơ ả ế ơ ả ph n chi u ph n chi u (cid:0) NLN

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

LNLN

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

2727

ả ả

ế ế Tính toán ánh sáng ph n chi u Tính toán ánh sáng ph n chi u

(cid:0) n

(cid:0)

cos

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Khi vector R vaø V truøng nhau, aùnh saùng phaûn chieáu cöïc ñaïi Khi vector R vaø V truøng nhau, aùnh saùng phaûn chieáu cöïc ñaïi xaûy ra. Goùc giöõa hai tia caøng lôùn thì hieäu öùng caøng xaûy ra. Goùc giöõa hai tia caøng lôùn thì hieäu öùng caøng thaáp. thaáp.

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

2828

ế ế

ả ả Ánh sáng ph n chi u (cont.) Ánh sáng ph n chi u (cont.)

n = 5.0, 10.0, 20.0, 40.0 n = 5.0, 10.0, 20.0, 40.0

2929

ế ế

ả ả

ạ ạ

Khúc x ph n chi u – Specular Transmission Khúc x ph n chi u – Specular Transmission

ÁÁnh saùng ñi xuyeân qua beà maët vaät theå trong su ố ốt hay bán nh saùng ñi xuyeân qua beà maët vaät theå trong su t hay bán

trong su t.ố trong su t.ố

Khi chuùng ta nhìn qua vaät theå trong suoát, chuùng ta nhaän Khi chuùng ta nhìn qua vaät theå trong suoát, chuùng ta nhaän

thaáy raèng aùnh saùng bò beû cong. Aùnh saùng bò beû cong khi thaáy raèng aùnh saùng bò beû cong. Aùnh saùng bò beû cong khi ñi qua moâi tröôøng coù maät ñoä khaùc nhau, khi ñoù toác ñoä ñi qua moâi tröôøng coù maät ñoä khaùc nhau, khi ñoù toác ñoä aùnh saùng thay ñoåi. aùnh saùng thay ñoåi.

Möùc ñoä beû cong aùnh saùng tuøy thuoäc vaøo maät ñoä cuûa Möùc ñoä beû cong aùnh saùng tuøy thuoäc vaøo maät ñoä cuûa moâi tröôøng IOR. Ñoù laø hieäu öùng khi baïn nhìn con caù moâi tröôøng IOR. Ñoù laø hieäu öùng khi baïn nhìn con caù trong moâi tröôøng nöôùc. Con caù khoâng ôû vò trí maø baïn trong moâi tröôøng nöôùc. Con caù khoâng ôû vò trí maø baïn nhìn thaáy maø ôû moät vò trí khaùc do aùnh saùng bò beû cong. nhìn thaáy maø ôû moät vò trí khaùc do aùnh saùng bò beû cong.

3030

ậ

ậLu t Snell Lu t Snell

ặ ặ

ẳ ẳ

ằ ằ

ớ ớ

i (incoming) và tia khúc x (refracted) cùng n m trên m t ph ng i (incoming) và tia khúc x (refracted) cùng n m trên m t ph ng

ơ ủ ề ặ ậ ơ ủ ề ặ ậ

ớ ị ệ ớ ớ ị ệ ớ

ạ ạ

– Tia sáng t Tia sáng t ứ ứ ch a pháp vect ch a pháp vect – Góc khúc x và góc t Góc khúc x và góc t

i t l i t l

(cid:0) (cid:0)

ạ ạ ể ể c a b m t v t th . c a b m t v t th . (cid:0) v i nhau: v i nhau: (cid:0)

n 2 n 1

IOR=n11 IOR=n

(cid:0) (cid:0)

IOR=n22 IOR=n

– L: tia sáng t iớ iớ L: tia sáng t – T: tia khúc xạ T: tia khúc xạ – N: pháp vectơ N: pháp vectơ

– C = L . N C = L . N

(cid:0) (cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0) N

*)1

n 12

2 21

3131

Tính toán ánh sáng khúc xạ Tính toán ánh sáng khúc xạ

ạ ượ ạ ượ

ư ư

ố ố

ế ế

ả ả

Ánh sáng khúc x đ Ánh sáng khúc x đ

c tính gi ng nh ánh sáng ph n chi u: c tính gi ng nh ánh sáng ph n chi u:

TVI . l

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

3232

ổ ổ

ợ ợ

ạ ạ

T ng h p các lo i ánh sáng T ng h p các lo i ánh sáng

Keát hôïp aùnh saùng ambient, khueách taùn, phaûn chieáu, khuùc xaï coù Keát hôïp aùnh saùng ambient, khueách taùn, phaûn chieáu, khuùc xaï coù

daïng : : daïng

* (N . L)Brilliance

I I = = kkaa * I

* Ioo + I

* Io * o * kkd’d’ * (N . L)

+ Ill * I * (R . V)nn + I

Brilliance + + * (T . V)n’n’ + Ill * k * kstst * (T . V)

IIll * k * kss * (R . V)

ợ ợ

ổ ổ

ượ ọ ượ ọ

ị ị

ươ ươ

T ng h p các ánh sáng trên đ T ng h p các ánh sáng trên đ

c g i là tô bóng đ a ph c g i là tô bóng đ a ph

ng – local shading. ng – local shading.

3333

ệ

ệĐ qui trong tô bóng – Recursive Shading Đ qui trong tô bóng – Recursive Shading

Maøu taïi moät ñieåm treân beà maët vaät theå do tia ñi töø maét nhìn thaáy Maøu taïi moät ñieåm treân beà maët vaät theå do tia ñi töø maét nhìn thaáy

laø söï keát hôïp cuûa: laø söï keát hôïp cuûa:

1. Söï töông taùc cuûa nhöõng tia saùng xuaát phaùt töø taát caû caùc nguoàn 1. Söï töông taùc cuûa nhöõng tia saùng xuaát phaùt töø taát caû caùc nguoàn

saùng trong khung caûnh vaø beà maët vaät theå. Söï töông taùc naøy ñöôïc saùng trong khung caûnh vaø beà maët vaät theå. Söï töông taùc naøy ñöôïc tính toaùn trong phöông trình toâ boùng vaø ñöôïc xem nhö laø toâ boùng tính toaùn trong phöông trình toâ boùng vaø ñöôïc xem nhö laø toâ boùng ñòa phöông. ñòa phöông.

2. Söï phaân phoái maøu taïo bôûi tia phaûn xaï ñi vaøo maét. 2. Söï phaân phoái maøu taïo bôûi tia phaûn xaï ñi vaøo maét.

3. Söï phaân phoái maøu taïo bôûi tia khuùc xaï ñi qua beà maët vaät theå vaøo 3. Söï phaân phoái maøu taïo bôûi tia khuùc xaï ñi qua beà maët vaät theå vaøo

maét. maét.