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Laboratorio de Computación Grafica Universidad Central de Venezuela. Sombras y Reflexión. Ernesto Coto. Contenido. Introducción Sombras Sombras Falsas Sombras Planares Texturas de Sombra Mapas de Luz Z-Buffer de Sombras Volúmenes de Sombra Reflexiones Reflexión Planar

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Presentation Transcript
sombras y reflexi n

Laboratorio de Computación Grafica

Universidad Central de Venezuela

Sombras y Reflexión

Ernesto Coto

contenido
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

conocimientos previos
Conocimientos Previos
  • Iluminación
  • Reflexión
  • Mapeo de texturas
  • Despliegue de objetos 3D
  • Z-Buffering
  • Proyecciones
  • Blending

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

introducci n
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

introducci n1
Introducción
  • Agregar sombras y reflexiones a la escena es una buena alternativa

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras1
Sombras
  • Las sombras indican la posición relativa del objeto

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras2
Sombras
  • Sombras Duras y Suaves

Fuente en forma

de punto

Fuente en forma

de área

Umbra

Penumbra

Umbra

Penumbra

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras3
Sombras
  • Sombras Duras y Suaves

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras4
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras5
Sombras
  • Sombras Falsas
    • Dibujar en el plano un polígono que se asemeje a la silueta del objeto

y

x

z

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras6
Sombras
  • Sombras Planares
    • Proyectar modelo 3D en un plano base

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras7
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras8
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras9
Sombras
  • Texturas de sombra
    • Para cada objeto sombreado, proyectar los polígonos que ocluyan la luz en el plano de sombra del polígono
      • Usar “additiveblending” para acumular todas las contribuciones
    • Copie el resultado en una textura
    • Dibuje el polígono en la escena final con la textura de sombra

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras10
Sombras
  • Texturas de sombra
    • La textura cambia si la luz cambia

Textura de Sombra

Imagen Final

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras11
Sombras
  • Mapas de Luz
    • Es una textura de sombra estática
    • Consiste en añadir una segunda textura a las caras existentes en una escena 3D

Textura

Original

Mapa de Luz

Textura

+

Mapa de Luz

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras12
Sombras
  • Mapas de Luz
    • Las texturas suelen calcularse usando una técnica basada en iluminación global

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras13
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras14
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras15
Sombras
  • Z-Buffer de sombras

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras16
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras17
Sombras
  • Volúmenes de Sombra
    • Un volumen de sombra es el volumen invisible originado por la sombra de un objeto

Luz

Volumen

de Sombra

Polígono

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras18
Sombras
  • Volúmenes de Sombra
    • Para cada polígono, calcule su volumen de sombra

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras19
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras20

A

-1

-1

B

+1

-1

+1

+1

+1

C

+1

Sombras
  • Volúmenes de Sombra

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

sombras21
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

reflexiones
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

reflexiones1
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

Z

Objeto

Plano (Espejo)

Reflejo

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

reflexiones2

Problema !!!

Reflexiones
  • Reflexiones Planares

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

reflexiones3
Reflexiones
  • Reflexiones Planares

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

reflexiones4
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

Ojo reflejado

Reflejo

Objeto

Ojo

Plano

(Espejo)

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

reflexiones5
Reflexiones
  • Reflexiones Planares
    • Cambie la posición y dirección de la cámara en el plano, luego despliegue

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

reflexiones6
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

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

reflexiones7
Reflexiones
  • Reflexiones Planares usando Mapeo de Texturas

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

resumen
Resumen
  • Motivación
  • Concepto de Algoritmo de Sombras
  • Tipos de Sombras
  • Técnicas de generación de sombras
  • Reflexiones planares

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

bibliograf a
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.

Ernesto Coto - Sombras y Reflexión

preguntas
Preguntas

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