Bài giảng Illumination & Shading

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

43
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn tham khảo bài giảng Illumination & Shading sau đây để nắm bắt những nội dung về không gian màu RGB; Gamma Correction; các thành phần của chiếu sáng; tính chất của tia sáng; tô bóng; ánh sáng Ambient; phản xạ khuếch tán – Diffuse Reflection; luật Lambert’s cosine; tính toán ánh sáng Diffuse.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Illumination & Shading

Illumination & Shading 1
Không gian màu RGB • Mô tả màu sắc bằng 3 thành phần Red, Green, Blue. • Mỗi màu được biểu diễn bằng tổ hợp 3 màu Red, Green, Blue. B Cyan(0,1,1) White(1,1,1) Blue(0,0,1) Magenta(1,0,1) G Yellow(1,1,0) Black(0,0,0) Red(1,0,0) R 2
Không gian màu RGB (cont.) Yellow Green Red Cyan Magenta Red-Green-Blue Color Cube Blue Red(1,0,0) + Blue(0,0,1) = Magenta(1,0,1) Grey Level 3
Gamma Correction  Màn hình máy tính (cũng như TV) không có sự tương ứng tuyến tính giữa giá trị màu và cường độ sáng của thiết bị hiển thị gây bởi lớp photpho trên màn hình.  Công nghệ truyền hình sử dụng hằng số gamma (1.8 đến 2.6, thường dùng là 2.222) để hiệu chỉnh độ chênh lệch. CorrectedValue = Value1.0 / GammaCorrection Value CorrectedValue 4
Thuật ngữ Illumination: sự di chuyển của năng lượng từ nguồn sáng đến bề mặt vật thể Lưu ý: chiếu sáng trực tiếp và gián tiếp Lighting: tính toán cường độ sáng của điểm trên bề mặt Shading: gán màu cho pixel 5
Các thành phần của chiếu sáng • Nguồn sáng – Direct – Indirect • Tính chất của bề mặt vật thể – Color – Tính chất: • Position • Orientation • Shape • Microgeometry (smooth, rough, inbetween) 6
Tính chất của tia sáng Màu Tính chất hình học: – Vị trí Position – Hướng Orientation – Dạng Shape Directional attenuation 7
Tô bóng Tính toán màu và cường độ ánh sáng khi rời khỏi bề mặt vật thể và đi vào mắt. Màu của tia sáng mà mắt cảm nhận được là tổng hợp: • Màu của bề mặt vật thể. • Màu của bất kì tia sáng nào phản xạ ra khỏi vật thể. • Màu của bất kì tia sáng nào khúc xạ qua khỏi vật thể. 8
Tô bóng (cont.) Để tính toán màu trong quá trình tô bóng, người ta quan tâm : • hướng của tia sáng • tính chất bề mặt vật thể. Khi tia sáng tuơng tác với mặt vật thể, tô bóng xác định ánh sáng sẽ được lan truyền đến mắt như thế nào: • sự phản chiếu ánh sáng – specular : phụ thuộc vào hướng của tia sáng. • sự khuếch tán ánh sáng – diffuse : giống nhau theo mọi hướng, không phụ thuộc vào hướng của tia sáng. Phản chiếu và khuếch tán ánh sáng đều tồn tại trong phản xạ (reflection) và khúc xạ (transmission) ánh sáng. 9
Tô bóng (cont.) Ánh sáng đi từ nguồn trực tiếp hay gián tiếp => Có 8 loại nguồn sáng khác nhau. Để đơn giản quá trình tính toán, ta phải loại bỏ một số nguồn sáng không quan trọng => mất độ chính xác của hình ảnh tạo ra, nhưng gần giống với tự nhiên. • Không quan tâm đến tần số ánh sáng • Sự phản xạ và khúc xạ giữa các vật thể được loại bỏ • Khoảng cách 10
Tô bóng (cont.) Tần số ánh sáng Trong söï töông taùc giöõa vaät theå vaø tia saùng, taàn soá aùnh saùng aûnh höôûng ñeán maøu cuûa vaät theå. Ví duï, laêng kính seõ beû cong aùnh saùng theo nhöõng goùc khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo taàn soá cuûa töøng thaønh phaàn aùnh saùng. Do ñoù, vieäc khoâng xem xeùt taàn soá aùnh saùng seõ laøm moät soá hieäu öùng cuûa aùnh saùng bò maát. 11
Tô bóng (cont.) Sự phản xạ và khúc xạ • Söï phaûn xaï vaø khuùc xaï giöõa caùc vaät theå cung caáp nguoàn saùng trong haàu heát caùc khung caûnh. Bôûi vì nhieàu vaät theå phaûn xaï aùnh saùng khueách taùn, chuùng taïo ra voâ soá nhöõng nguoàn saùng khoâng ñònh höôùng ñeán caùc vaät theå khaùc trong khung caûnh. Caùc nguoàn saùng ñoù coù theå ñi vaøo maét ngöôøi quan saùt vaø do ñoù chuùng ta coù theå thaáy ñöôïc. • Bôûi vì söï phöùc taïp cuûa vieäc tính toaùn söï chieáu saùng khoâng ñònh höôùng töø nhöõng vaät theå khaùc trong khung caûnh, haàu heát caùc moâ hình toâ boùng thay theá söï phaân phoái aùnh saùng giöõa caùc vaät theå baèng aùnh saùng ambient. Neáu khoâng coù gì thay theá cho söï chieáu saùng khoâng ñònh huôùng thì caùc vaät theå naøo maø khoâng ñöôïc chieáu saùng tröïc tieáp töø nguoàn saùng seõ coù maøu ñen vaø khoâng ñöôïc nhìn thaáy. Aùnh saùng ambient cung caáp moät löôïng aùnh saùng nhoû cho pheùp nhöõng vaät theå bò che 12 khuaát coù theå nhìn thaáy ñöôïc.
Tô bóng (cont.) Khoảng cách Ánh sáng di chuyển trong không gian sẽ giảm cường độ, tỉ lệ theo bình phương khoảng cách. Một số mô hình tô bóng không quan tâm đến khoảng cách giữa nguồn sáng và vật thể. Do đó, tất cả vật thể trong khung cảnh đều nhận một cường độ sáng như nhau. 13
Tô bóng (cont.) Tối ưu tính toán Sau khi thöïc hieän vieäc ñôn giaûn hoùa vieäc tính toaùn maøu, chuùng ta quan taâm ñeán 4 loaïi nguoàn saùng chính sau: – Aùnh saùng ambient. – Aùnh saùng phaûn xaï khueách taùn diffuse (reflection). – Aùnh saùng phaûn chieáu specular reflection. – Aùnh saùng khuùc xaï refraction. 14
Ánh sáng Ambient Ánh saùng ambient chæ laø söï ñôn giaûn hoùa söï chieáu saùng giöõa caùc vaät theå. Tia saùng ambient trong khung caûnh töông taùc vôùi vaät theå töø moïi höôùng vaø phaûn xaï theo moïi huôùng. Cöôøng ñoä cuûa aùnh saùng ambient phaûn xaï vaøo maét ñoäc laäp vôùi höôùng maét nhìn vaø höôùng cuûa nguoàn saùng. 15
Ánh sáng Ambient (cont.) Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo 2 caùch: • Ia = ka * Il – Il laø cöôøng ñoä cuûa nguồn sáng – ka haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient. Haèng soá ka xaùc ñònh aùnh saùng ambient seõ ñöôïc phaûn xaï töø beà maët vaät theå nhieàu hay ít . Phöông phaùp naøy cho aùnh saùng ambient phaûn xaï töø beà maët vaät theå laø haøm theo maøu cuûa nguoàn saùng, khoâng phaûi laø maøu cuûa vaät theå. 16
Ánh sáng Ambient (cont.) Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo caùch khác mang hiệu ứng thực hơn: • Ia = ka * IO – IO laø cường độ màu của bề mặt vật thể – ka haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient, thông thường là 0.4. 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 noù. 17
Ánh sáng Ambient (cont.) Aùnh saùng ambient coù theå tính toaùn theo caùch khác mang hiệu ứng thực hơn: • Ia = ka * IO – IO laø cường độ màu của bề mặt vật thể – ka haèng soá haáp thuï aùnh saùng ambient, thông thường là 0.4. 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 noù. ka = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6. 18
Ánh sáng Ambient (cont.) Phöông trình trước ñöôïc aùp duïng cho aùnh saùng ñôn. Chuùng ta áp duïng noù cho 3 thaønh phaàn RGB rieâng bieät: • IaRed = kaRed * IoRed • IaGreen = kaGreen * IoGreen • IaBlue = kaBlue * IoBlue Ñeå cho ñôn giaûn, chuùng ta cho caùc haèng soá haáp thuï kaRed, kaGreen, kaBlue 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. 19
Phản xạ khuếch tán – Diffuse Reflection Aùnh saùng phaûn xaï khueách taùn phaûn xaï aùnh saùng theo moïi höôùng. Söï phaân phoái cuûa aùnh saùng phaûn xaï khueách taùn töø beà maët vaät theå khoâng phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa ngöôøi quan saùt. Vì theá, chuùng ta khoâng quan taâm ñeán höôùng cuûa maét nhìn. 20