доц. д-р Александър Пенев

Компютърна Графика и ГПИ

Модели на осветяване.

Фотореалистични и нефотореалистични визуализации.

Материали и Текстури. BRDF, BSDF, BSSRDF, SSS и др.

Модели на осветяване. 2/35

ВидовеВидовеМодели на ОсветяванеМодели на Осветяване

Модели на осветяване. 3/35

Модели на осветяване

❖ Локални

❖ Нереалистични;

❖ Реалистични;

❖ Глобални

❖ Реалистични;

❖ Фото-реалистични;

❖ Нефотореалистични;

Модели на осветяване. 4/35

Фото-реалистична ВизуализацияШрек

Аватар

Модели на осветяване. 5/35

НЕфотореалистична Визуализаци

Използва се „NPR“ Rendering на тримерни сцени с използването на специални shader-и, които са проектирани така, че да се

постигне ефект на рисувани на ръка изображения.

Модели на осветяване. 6/35

Моделиране наМоделиране наСветлинатаСветлината

Модели на осветяване. 7/35

Светлината в КГ (базов модел)

❖ Фонова, Обкръжаваща;Ambient

❖ Дифузно отразена;Diffuse

❖ Огледално отразена;Specular

❖ Излъчена;Emissive

Изображение от Brad Smith

Модели на осветяване. 8/35

МатериалиМатериали

Модели на осветяване. 9/35

Материали

❖ Описват пространственото разпределение на коефициентите на отражение на светлината;

❖ Покомпонентно описание на това как се отразяват отделните „видове светлина“;

❖ Други характеристики на материала;

Модели на осветяване. 10/35

Материали

≠

Модели на осветяване. 11/35

Материали

Модели на осветяване. 12/35

Прозрачни Материали

Модели на осветяване. 13/35

BRDF. BSSRDF. BSDF. SSS...BRDF. BSSRDF. BSDF. SSS...

Модели на осветяване. 14/35

Основно уравнение (уравнение на Kajiya)Lo( x ,ωo ,λ , t )=Le( x ,ωo ,λ , t )+∫

Ωf r( x ,ωi ,ωo ,λ ,t )Li( x ,ωi ,λ , t )(ωi⋅n)d ωi

λ Дължина на вълнатаt Моментаот времетоn Нормаленвектор към повърхносттаx Точкатав пространството за коятосе пресмятаωo Направлението на изходящата светлинаωi Посокатаобратна на идващата светлинаLo(x ,ωo ,λ , t ) Общата светлинна енергия за дължина на вълнатаλ

Le( x ,ωo ,λ , t ) Общата излъчена от тялото светлина в x

Li(x ,ωi ,λ , t ) Светлинатаидваща отωi

∫Ω

... Интеграл по полусфератаΩ

Ω Единична полусферацентрирана спрямо nf r( x ,ωi ,ωo ,λ , t ) BRDF функцияопраделящачаста отсветлината

отωi отразена към ωo

Модели на осветяване. 15/35

BRDFf r (ωi ,ωr)=

d Lr (ωr)

d Ei(ωi)=

d Lr(ωr)

Li(ωi)cos (θi)dωi

n

ωω

ir

Модели на осветяване. 16/35

BSDF = BRDF + BTDF

Модела BSDF (Bidirectional Scattering Distribution Function) добавя към модела BRDF, коефициенти определящи пространственото разпределение при пречупване на светлината – BTDF (Bidirectional Transmittance Distribution Function).

Модели на осветяване. 17/35

BSSRDF (Bidirectional Scattering-Surface RDF)

Модели на осветяване. 18/35

SSS (Subsurface scattering)

Модели на осветяване. 19/35

ТекстуриТекстури

Модели на осветяване. 20/35

Текстури

+ =Геометрия Текстура По-голям Реализъм

Модели на осветяване. 21/35

Текстурите в КГ

❖ Спестяват геометрия;

❖ Създават по-реални визуализации;

❖ Изискват текстурни координати в геометрията.

Модели на осветяване. 22/35

Текстурни координати (UV mapping)

(0, 0) (0.75, 0)

(0.75, 0.75)(0, 1)

Текстура Изображение стекстурните координати

Модели на осветяване. 23/35

UV Mapping

Модели на осветяване. 24/35

Различни видове текстури

Модели на осветяване. 25/35

Bump Map

Normal Map

Текстура

Height Map

или

Модели на осветяване. 26/35

ВидовеВидовеСветлинни ИзточнициСветлинни Източници

Модели на осветяване. 27/35

❖ Околна/Обкръжаваща/Фонова светлина (Ambient Light);

❖ Точкови (Point/Omni Lights);

❖ Прожектори (Spot Lights);

❖ Насочени (Directional Lights);

❖ Площи (Area Lights);

❖ Обемни (Volume Lights).

Видове Светлинни Източници

Модели на осветяване. 28/35

Околна/Обкръжаваща/Фонова светлина(Ambient Light)

Модели на осветяване. 29/35

Точкови (Point/Omni Lights)

Модели на осветяване. 30/35

Прожектори (Spot Lights)

Модели на осветяване. 31/35

Параметри SPOT CUTOFF

POSITION

SPOT DIRECTION

SPOT EXPONENT

Vertex

d

Коефициентна затихване=1

k c+ k l⋅d + k q⋅d 2

Модели на осветяване. 32/35

Насочени (Directional Lights)

Модели на осветяване. 33/35

Площи (Area Lights)

Модели на осветяване. 34/35

Обемни (Volume Lights)

Модели на осветяване. 35/35

Въпроси?Въпроси?apenev@uni-plovdiv.bgapenev@uni-plovdiv.bg