Modelos de iluminação: Luz

Una escena de animación se ilumina mediante unas propiedades globales (Ambient Light) e pela diferentes puntos de luz (Holofote) que emulam o número de tipos de “lâmpadas”. Los cálculos matemáticos que se realizan con estos parámetros, aplicados a la geometría que define la escena, se asocian con el concepto de “Modelos de iluminação“.

Phong, Lambert, Fressnell, Minnaert, Toon, Oren-Nayar, Toon etc son algunos de los nombres con los que normalmente se referencian algunos de los principales modelos de iluminación.

No es necesario entender los modelos en profundidad para su uso artístico en las herramientas de creación de imagen sintética, pero es recomendable un conocimiento básico que permita entender cómo se forman las imágenes para poder anticipar resultados en su aplicación.

Phon modelo é matematicamente simples e proporciona imagens muito corretos. Modelos baseados ray tracing permitir imagens mais brilhantes e realistas em certos domínios de aplicação. Outros conceitos como energia radiante dos corpos pode resolver o problema a partir de perspectivas muito diferentes que trazem novos recursos para imagens.

Explorando algumas noções básicas pode nos dar uma visão diferente da ação produzida por fontes de luz em um objeto na cena. A idéia de que um brilho ou por que permitir que uma sombra ocorre gradualmente introduzir o modelo matemático básico sem esforço. Iremos profundizando en cada uno de estos artículos siempre desde las ideas más simples, nuestro objetivo es entender o hacernos una idea aproximada de cómo se determina cada cálculo en los modelos más elementales.

Puntos de Luz

Cada punto de luz (L) se define con diferentes parámetros:

• intensidade
• cor
• alcances mínimo y máximo
• modelo de atenuación de la intensidad
• parámetros de las sombras arrojadas y recibidas
• direccionalidad del haz de rayos …

Esta variedad de parámetros permite que se adapte al comportamiento que se pretende emular en cada tipo de lámpara incorporado en el software de creación de imágenes de síntesis.

La intensidad de iluminación en un punto de la escena, depende de las posiciones de Câmera ( V ) y de los puntos de luz (L) respecto de las superficies.

En cada punto de una superficie hay una dirección ortogonal (perpendicular) a la superficie que se puede representar por la dirección (N) .

Un plano por ejemplo tiene en todos los puntos de su superficie la misma “dirección normal”, son paralelas, mientras que en el caso de una esfera todas las perpendiculares pasan por su centro, y abarcan a todas las posibles direcciones del espacio.

Ya tenemos las tres letras básicas de nuestro alfabeto básico para empezar a relacionar los objetos y luces con la imagen que obtenddremos al “renderizar” la escena, nomeadamente, cuando el programa convierte los objetos y datos en una simple imagen o una completa animación.

Intensidad de iluminación

La intensidad de la luz en cada punto depende de diferentes factores. Por supuesto el primer factor será la intensidad que tenga la lámpara (potencia de la bombilla), pero hay otros factores que lo condicionan.

Cuanto mayor sea la distancia entre el punto de luz y el objeto menor será la aportación de ese punto de luz a dicho objeto.

Otro factor que influirá notablemente será la dirección en la que se reciba la luz.

Aparece un ángulo importante en este modelo, el que forma el rayo de luz (L) con la normal (N) a la superficie (ângulo alpha).

Si nos imaginamos un haz de luz como un cilindro que parte del punto de iluminación podemos entender la dependencia entre el ángulo alfa y la intensidad de luz que llega a un punto.

El cilindro tiene un espesor y en consecuencia cubre un área (dA) que al incidir en la superficie se convierte en el área iluminada. Su tamaño depende del ángulo alfa.

Podemos comprobar el efecto descrito en casa: si inclinamos una linterna, su luz sobre el suelo cambia de forma y su intensidad decrece con la distancia.

El nuevo área iluminada es la del cilindro dividida por una función, el coseno de alfa. Esta sencilla ecuación nos muestra cómo se distribuye una energía radiante (lumínica) sobre una superficie dependiendo de su inclinación. A mayor superficie iluminada, menor intensidad, luego al aumentar alfa disminuye la “cantidad de luz” que llega a cada punto.

Lo importante es que el área iluminada cambia con una expresión matemática que nos relaciona el ángulo con la intensidad que se recibe en la superficie, variando por tanto en función de dónde situemos estos puntos en la escena. ¿Cerca o lejos? ¿Más arriba o más abajo? ¿Con mayor o menor intensidad (poder) cada punto de luz?

Síntese da Imagem

• Síntese da Imagem
• Illumination for computer generated pictures Communications of the ACM archive Volume 18 , Issue 6 (Junho 1975) table of contents Pages: 311 – 317 Year of Publication: 1975 ISSN:0001-0782
• Taller de Computación Gráfica Capítulo IV.- Iluminación y sombreado IV.1.- Modelo de Iluminación IV.1.1.- Luz ambiental. Profesor : Javier Vidal Valenzuela