Transcript Radiosidad

Motivación:
• El mundo antes de Radiosidad.
• El mundo real.
Radiosidad:
• ¿Qué es Radiosidad?
• Ventajas y Desventajas.
• Algoritmo de Radiosidad.
• Cálculo de la Radiosidad.
Factor de Forma.
• ¿Qué es?
• Punto a punto.
• Hemicubo.
•Variantes del Algoritmo Principal
•Radiosidad progresiva.
•Radiosidad Instantánea
Conclusiones
La Iluminación clásica por ordenador resultaba ser:
● Poco fiel a la realidad.
● Sólo se tiene en cuenta la iluminación proveniente de las
luces: componente directa.
● Se simula la iluminación difusa de forma simple:
componente ambiental.
● La luz difusa forma parte de las luces, no de los objetos.
● La cantidad de iluminación recibida depende del ángulo
que forma el objeto con las fuentes de luz.
● Sombras duras y poco realistas.
● Los objetos no interactúan entre sí.
● No permite simular efectos ópticos.
Entonces se generaban imágenes poco realistas.
En el mundo real:
● Las fuentes de iluminación emiten energía. Luz especular.
● Los objetos reflejan la luz y la distribuyen por la escena.
Luz difusa.
● No existe la luz ambiental.
● Los objetos refractan la luz y producen efectos ópticos.
Entonces la escena creada por computadora estaba muy alejada de
la realida.
Se generan modelos mas aproximados a la realidad a
través del uso de radiosidad.
L(x',ω') = E(x',ω')+ ∫ρx'(ω,ω')L(x,ω)G(x,x')V(x,x') dA
L (x',ω') es la radiación de un punto en una
superficie en una dirección ω'
L(x',ω') = E(x',ω')+ ∫ρx'(ω,ω')L(x,ω)G(x,x')V(x,x') dA
E (x',ω') es la radiación emitida desde un
punto: es distinto de cero solo cuando x'
es una fuente de luz.
L(x',ω') = E(x',ω')+ ∫ρx'(ω,ω')L(x,ω)G(x,x')V(x,x') dA
Sumar la contribución de las demás
superficies presentes en la escena.
L(x',ω') = E(x',ω')+ ∫ρx'(ω,ω')L(x,ω)G(x,x')V(x,x') dA
Para cada x se calcula L(x,ω) es la radiación
en el punto x en la dirección ω (desde x
hacia x').
L(x',ω') = E(x',ω')+ ∫ρx'(ω,ω')L(x,ω)G(x,x')V(x,x') dA
Escala la contribución de la reflexión de la
superficie en x' por un factor de ρx'(ω,ω')
(capacidad de reflexión de luz de la
superficie).
L(x',ω') = E(x',ω')+ ∫ρx'(ω,ω')L(x,ω)G(x,x')V(x,x') dA
Para cada x, se calcula V(x,x'), esto es la
visibilidad que existe entre x y x', esta es: 1
cuando no hay obstáculos entre las
superficies y 0 en caso contrario.
L(x',ω') = E(x',ω')+ ∫ρx'(ω,ω')L(x,ω)G(x,x')V(x,x') dA
Para cada x, se calcula G(x,x'), lo cual
describe la relación geométrica que existe
entre las 2 superficies, x y x'.
Factor de forma punto a punto :
El factor de forma entre un punto de una superficie y otra superficie
puede ser utilizado si se considera hipotéticamente que un sólo
punto es representativo de todos los puntos sobre la otra superficie.
Factor de forma por el algoritmo del Hemicubo:
Consiste en construir un Hemicubo ( la mitad de un cubo) sobre el
centro de cada parche.
Las caras del Hemicubo son subdivididas en pequeños cubos
(“pixel”).
Cada parche es proyectado sobre las caras del hemicubo.
Cada “pixel” que posee una proyección, forma en conjunto el factor
de forma de la interacción con esa superficie.
La Radiosidad Progresiva es una aplicación iterativa del algoritmo,
de manera que con cada iteración se obtienen valores intermedios
de la radiosidad para cada sub-polígono de la imagen.
Estos valores corresponden al
nivel de rebote, es decir, luego
de la primera iteración, tenemos
la imagen con 1 nivel de rebote
de la luz, luego de la segunda
iteración, tenemos la imagen con
2 niveles de rebote de la luz, y así
sucesivamente.
Con el paso de las iteraciones, se observa que la luz
fluye por la escena, ya que se van calculando los
rebotes de la luz dentro de la misma. Los subpolígonos se pueden ver como cuadros en las
paredes y el piso de la imagen.
Al momento de ejecución, un numero de
fotones son elegidos de las fuentes de luz
para ser emitidos en la escena,
adicionalmente la reflectividad r de la
escena es calculada.
Inicialmente hay N fotones.
Por cada fotón de la escena, la escena es
renderizada, posicionando una fuente de luz
en el origen del fotón.
Seguidamente rN de estos fotones son
emitidos en la escena por un método similar
al de Montecarlo(Raytracing).
Donde cada foton choca contra una
superficie, siendo atenuado por la
componente difusa de esa superficie. Luego
la escena es renderizada nuevamente con la
fuente de luz apropiadamente movida.
Ventajas:
•Puede usar hardware de OpenGL para decrementar el tiempo de
renderizado.
•La solución computacional puede ser mostrada directamente teniendo
requerimientos bajos en memoria, ya que trabaja en el espacio
dispuesto para la imagen en lugar de crear una matriz de elementos.
•El algoritmo puede ser extendido para permitir superficies
especulares.
•La radianza que aportan las texturas pueden ser directamente
calculables.
Desventajas:
•Depende de la vista.
•El método no debe ser usado en predecibles resultados.
•El producto generado depende de las capacidades del Hardware, por lo
que el buffer de acumulación debe ser lo suficientemente profundo
para permitir la composición con múltiples imágenes.
•Permite crear imágenes fotorealísticas de gran calidad.
•Alto costo computacional y de almacenamiento.
•Requiere del preprocesamiento de poligonal del ambiente.
•Sombras suaves y interreflección difusa.
• Simula Acertadamente la transferencia de energia.
•A mayor detalle en la radiosidad, mayor costo de
almacenamiento y computo.
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