Bài giảng Đồ họa máy tính: Ánh sáng - Ma Thị Châu (2017)

Bài giảng "Đồ họa máy tính: Ánh sáng" bao gồm các nội dung: Màu sắc, khoảng phổ nhìn thấy, mô hình ánh sáng – ilumination model, phân loại mô hình ánh sáng, mô hình ánh sáng cục bộ, các loại phản quang, khuyếch tán hoàn hảo,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Đồ họa máy tính: Ánh sáng - Ma Thị Châu (2017) Đồ họa máy tính Ánh sáng 1 2/17/17 Màu sắc Màu sắc phụ thuộc vào loại ánh sáng phản xạ từ vật thể tác động tới mắt 2 2/17/17 Khoảng phổ nhìn thấy 3 2/17/17 Mô hình ánh sáng – ilumination model Đặc tính của vật thể: hấp thụ hay phản xạ các bước sóng nào đó Đồ họa máy tính: Vật thể tương tác với ánh sáng à tạo ra vật thể trông như thật Mô hình ánh sáng: Các luật đơn giản về tương tác giữa vật thể và ánh sáng Hai thành phần quan trọng: tính chất bề mặt và tính chất ánh sáng 4 2/17/17 Mô hình tạo bóng – Shading Model - Thiết lập màu sắc và cường độ sáng tại tất cả các điểm trên bề mặt - Toàn diện hơn mô hình ánh sáng 5 2/17/17 Phân loại mô hình ánh sáng -Mô hình ánh sáng cục bộ:Chỉ một đối tượng được xét đến khi tính toán về ánh sáng + Ánh sáng của bề mặt lấy trực tiếp từ nguồn sáng Mô hình ánh sáng toàn cục: toàn bộ các đối tượng trong cảnh được xét đến đồng thời khi tính toán về ánh sáng + Ánh sáng của bề mặt được tính toán dựa trên sự tương tác của tất cả các nguồn sáng và các vật 6 2/17/17 Mô hình ánh sáng cục bộ -Thành phần: Môi trường (ambient), Khuyếch tán (diffuse) và Phản chiếu (specular) AS môi trường: as có cường độ không đổi trong một cảnh vật, tổng của tất cả các as gián tiếp trong cảnh vật đó 7 2/17/17 Các loại phản quang l Môi trường l Phản chiếu hoàn hảo – Gương – Luật phản chiếu l Khuyếch tán hoàn hảo – Matte – Luật Lambert l Phản chiếu – Độ bóng và các vùng phản chiếu – Mô hình Phong và Blinn 8 2/17/17 Gương: Bề mặt phản chiếu hoàn hảo Tính vec-tơ phản chiếu liên quan đến L quanh N L va N duoc chuan hoa. N Hinh chieu cua L len N la N cos q L S S R Ta co : N cosq S = N cos q - L Do vay : qi q r R = 2 N cos q - L Thay the N .L cho cos θ : qr= qi R = 2 N .( N .L ) - L 9 2/17/17 Khuyếch tán hoàn hảo l Các bề mặt sần sùi như viên phấn thể hiện khuyếch tán hoàn hảo (khuyếch tán Lambertian). l Ánh sáng phản xạ ra có cường độ như nhau về mọi hướng. l Cho trước một bề mặt, độ sáng chỉ phụ thuộc vào góc giữa véc-tơ pháp tuyến của bề mặt và nguồn sáng. 10 2/17/17 Phản chiếu l Có thể quan sát trên các bề mặt bóng, vd. Các bề mặt kim loại. l Có thể quan sát được các điểm sáng (highlight). l Các điểm sáng có màu của ánh sáng chứ không phải màu của bề mặt. l Các điểm sáng xuất hiện theo hướng của phản chiếu hoàn hảo. Hướng quan sát là quan trọng. 11 2/17/17 Một vài khái niệm l N là vecto pháp tuyến bề mặt l L hướng nguồn sáng l V hướng quan sát l R hướng phản chiếu lý tưởng l q là góc giữa N và L l a là góc giữa R và V 12 2/17/17 Mô hình ánh sáng đơn giản Phản quang môi trường l Mô hình ánh sáng đơn giản nhất l Giả thiết có ánh sáng môi trường trong cảnh vật, Ia l Lượng ánh sáng môi trường phản quang từ một bề mặt được xác định thông qua hệ số phản quang môi trường, ka. l Lượng phản quang I = Ia.ka l Không dựa theo vật lý ! 13 2/17/17 Mô hình ánh sáng Bouknight Hệ số phản quang as môi trường Cường độ as môi trường I l = I a (l )k a (l ) + I p (l )k d (l )rd Cường độ nguồn sáng tới điểm P Hệ số khuyếch tán – phụ thuộc vật liệu Tỉ lệ khuyếch tán – Tính từ luật Lambert 14 2/17/17 cho khuyếch tán hoàn hảo Mô hình ánh sáng Bouknight (…) Tỉ lệ khuyếch tán – Tính từ luật Lambert cho khuyếch tán hoàn hảo A1 = cosq = N .L A2 15 2/17/17 Mô hình ánh sáng có thành phần phản chiếu I l = I a (l )k a (l ) + I p (l )k d (l )rd + I p (l )k s (l )rs Cường độ nguồn sáng tới điểm P Hệ số phản chiếu – phụ thuộc vật liệu Tỉ lệ phản chiếu – là một hàm của góc q 16 2/17/17 Mô hình ánh sáng Phong R N Giả thiết rằng điểm sáng đạt giá trị L cực đại khi a = 0 , và giảm đi nhanh với giá trị lớn của a q q a V • Hàm giảm phụ thuộc vào cosn a. • n gọi là cấp số phản chiếu (specular exponent). • Với phản chiếu hoàn hảo, n bằng vô cùng. 17 2/17/17 Mô hình ánh sáng Phong (…) I l = I a ka + I p [kd cosq + ks cosn a ] ...