Microsoft Power Point - 2011 Visualizacion Realista

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 Fundamentos Teóricos de Visualización por Computador VISUALIZACIÓN REALISTA El Proceso de Trabajo Elementos a utilizar:  GEOMETRÍA  LUZ  TIEMPO El Proceso de Trabajo GEOMETRÍA Forma Tamaño Complejidad Est ructur a El Proceso de Trabajo LUZ Apar iencia de los obje tos • Iluminaci ón • Per spectiv a Ambi ente

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Fundamentos Teóricos deVisualización por Computador

VISUALIZACIÓN REALISTA

El Proceso de Trabajo

Elementos a utilizar: 

 – GEOMETRÍA

 – LUZ

 – TIEMPO

El Proceso de Trabajo

GEOMETRÍA

• Forma

• Tamaño

• Complejidad

• Estructura

El Proceso de Trabajo

LUZ

• Apariencia de los objetos

• Iluminación

• Perspectiva

• Ambiente

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El Proceso de Trabajo

TIEMPO

• Acción

• Interacción

El Proceso de Trabajo

TIEMPO

LUZ

GEOMETRÍA MODELADO

REALISMO

ANIMACIÓN

Realismo- Visualización Realista

REALISMO:

Reproducción del comportamiento de la luz al incidir en los objetos para obtener un resultado en forma de imágenes donde se aprecien los rasgos visuales de los materiales, tales como color, textura y transparencia, así como su integración en el entorno (sombras, atmósfera, etc.)

Los pasos a seguir para obtener la v isualización realista de un modelo serán:

1.- Asignación de las características visuales de los materiales

2.- Asignación de las propiedades de la escena

3.- Elección de parámetros de rendering (proceso de cálculo de imágenes)

4.- Ejecución del proceso de cálculo de la imagen

Realismo- Visualización Realista

INTERACCIÓN LUZ-OBJETO

Fenómenos posibles :

- Reflexión- Absorción- Transmisión

- Refracción

- Dispersión- Difracción- Interferencia- Polarización

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Realismo- Visualización Realista

INTERACCIÓN LUZ-OBJETO

Fenómenos posibles :

- Reflexión- Absorción- Transmisión

- Refracción

Realismo- Visualización Realista

INTERACCIÓN LUZ-OBJETO

Otros fenómenosposibles :

- Dispersión- Difracción- Interferencia- Polarización

Visualización Realista

INTERACCIÓN LUZ-OBJETO

Visualización Realista

INTERACCIÓN LUZ-OBJETO - REFLEXIÓN

Reflexión perfectamente especular(Fresnel)

Reflexión perfectamente difusa(Lambert)

 

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Visualización Realista

INTERACCIÓN LUZ-OBJETO

Reflexión especular imperfecta

Visualización Realista

INTERACCIÓN LUZ-OBJETO

Visualización Realista

INTERACCIÓN LUZ-OBJETO

Reflexión especular imperfecta. Modelo de Phong

θ

 R

 N 

θ

 I e

 I s

α n

ses K  I  I  cos=

Visualización Realista

PROCEDENCIA DE LA LUZ

- Emisores de energía luminosa que incide de forma directa en el objeto de

estudio.

- En visualización 3D se usan modelos teóricos simplificados de las fuentesde luz del mundo real

• FUENTES DE LUZ

 

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Visualización Realista

PROCEDENCIA DE LA LUZ

- Modelo digital común.

• FUENTES DE LUZ

),,( bgr   I  I  I  I  =

Visualización Realista

PROCEDENCIA DE LA LUZ

- Luminarias reales

• FUENTES DE LUZ

Visualización Realista

PROCEDENCIA DE LA LUZ

- Luminarias reales

• FUENTES DE LUZ

Malla fotométrica

Visualización Realista

PROCEDENCIA DE LA LUZ

• LUZ AMBIENTE- Valor que simula la luz que llega a un objeto procedente delresto de los objetos de la escena y de la atmósfera, reflejadapor ellos de forma difusa.

- Corresponde a un concepto que emula de forma muysimplificada un fenómeno de gran complejidad.

 

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METODOS LOCALES Y GLOBALES DE ILUMINACIÓN

• MÉTODOS LOCALES

- Solo tienen en cuenta la luz que incide de forma directa sobreun punto del objeto procedente de las fuentes de luz.

- Las interreflexiones de luz entre objetos se sustituyen por unúnico valor de luz ambiente.

- Constituyen el núcleo de cualquier programa de visualizaciónrealista. (Sombreado plano. Método de Gouraud. Método dePhong)

Visualización Realista

METODOS LOCALES Y GLOBALES DE ILUMINACIÓN

- Consideran tanto la luz incidente en los objetos procedente de las fuentes deluz como la luz reflejada por otros objetos

- Por reflexión especular (Trazado de Rayos)(El valor de luz ambiente se limita a las interreflexiones difusas)

- Por reflexión difusa (Método de Radiosidad -Radiosity - )

(No utiliza el factor de luz ambiente, no considera reflexiones especulares)

- Métodos estocásticos (radiosidad por Monte-Carlo, mapas de fotones, caústicas)

- Métodos mixtos

• METODOS GLOBALES

Visualización Realista

UN MODELO GENERAL DE ILUMINACIÓN LOCAL

Para un punto dado en la superficie del objeto, se obtiene laintensidad de luz reflejada por el mismo como la suma de:

Iluminación asociada al objeto :

- Intensidad reflejada de la luz Ambiente- Intensidad transmitida por el objeto (transparencia)

Y para cada fuente de luz presente en la escena :

- Intensidad reflejada de forma difusa

- Intensidad reflejada de forma especularAmbiente

Difusa

Especular

Visualización Realista

UN MODELO GENERAL DE ILUMINACIÓN LOCAL

Sumando todos los términos:

∑= +++=

m

 j j

n

s jd 

l

t T aa K K d  f 

 I 

K  I K  I  I 

 j

1)coscos()( α θ  

Ecuación fundamental.

Implementada en hardware ha hecho posible la animación en tiemporeal, su resolución constituye el núcleo de proceso de una tarjetaaceleradora de gráficos.

 

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MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – LA LUZ

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MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – VISIÓN DEL COLOR

Visualización Realista

MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – LA PERCEPCIÓN DEL COLOR

Visualización Realista

MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – LA PERCEPCIÓN DEL COLOR

- Ley de la Gestalt de la constancia del tono

La percepción del color de un elemento conocido se mantiene independientemente de latonalidad con que se muestra.

 

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MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – LA PERCEPCIÓN DEL COLOR

- Ley de la Gestalt de la constancia del tono

La percepción del color de un elemento conocido se mantiene independientemente de latonalidad y brillo con que se muestra.

Visualización Realista

MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – LA PERCEPCIÓN DEL COLOR

- Ley de la Gestalt de la constancia del tono

La percepción del color de un elemento conocido se mantiene independientemente de latonalidad y brillo con que se muestra.

Visualización Realista

MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – EL ESTÁNDAR CIE

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MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – EL ESPACIO RGB

 

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MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – EL ESPACIO CMY

CMY+Negro=CMYK

Visualización Realista

MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR – EL ESPACIO HSB (o HLS)

Visualización Realista

MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR- Reflexión difusa

Definido por sus componentes:

- Roja, Verde y Azul (suma aditiva)- Matiz, Luminosidad y Saturación

θ  cosd  Ld K  I  I  =

),,( bgr   I  I  I  I  =

),,(dBdGdRd 

k k k K  =

d K 

d  I 

∑=

+++=

m

 j

 j

n

s jd 

 L

t T a A K K d  f 

 I K  I K  I  I 

 j

1

)coscos()(

α θ  

 L I 

Visualización Realista

MATERIALES

CARACTERÍSTICAS GLOBALES DEL MATERIAL

• COLOR- Respuesta a la luz ambiente

Definido por sus componentes:

- Roja, Verde y Azul (suma aditiva)- Matiz, Luminosidad y Saturación

a AaK  I  I  =

aK 

a I 

),,(aBaGaRa

k k k K  =

∑=

+++=

m

 j

 j

n

s jd 

 L

t T a A K K d  f 

 I K  I K  I  I 

 j

1

)coscos()(

α θ  

  

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MATERIALES

• TRANSPARENCIA K  t = 0   K  t = 0.5   K  t = 0.75   K  t = 0.9   K  t = 1 

t K 

t T t  k  I  I  =

t  I T  I 

∑=

+++=

m

 j

 j

n

s jd 

 L

t T a A K K d  f 

 I K  I K  I  I 

 j

1

)coscos()(

α θ  

Visualización Realista

• BRILLO. Reflexión especular

Ks= 0 Ks= 0.25 Ks= 0.5 Ks= 0.75 Ks= 1

n =1

1/n =1

n =1.3

1/n = 0.77

n = 2

1/n = 0.5

n = 4

1/n = 0.25

n = ∞ 

1/ n = 0

α n

s Ls K  I  I  cos=

sK 

s I 

 L I 

∑=

+++=m

 j

 j

n

s jd 

 L

t T a A K K d  f 

 I K  I K  I  I  j

1

)coscos()(

α θ  

Visualización Realista

• REFRACCIÓN

(Solo accesible mediante el método global de trazado de rayos)

r = 0.9 r = 0.95 r = 1 r = 1.05 r = 1.1

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CARACTERÍSTICAS LOCALES. TEXTURAS

• TEXTURAS PROCEDURALESResultado de aplicar una función matemática de variación de colorsobre la superficie del objeto.

Función de ruido Función periódicaFunción fractal

 

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MAPAS DE TEXTURA.La variación de las características superficiales se basa en una imagende referencia, que puede modificar cualquier característica del material.

Color Tr anspar encia Brillo Espec ular idad  

Resal to Autoi luminación Ref lejo Combinación 

Visualización Realista

MAPAS DE TEXTURA . PROYECCIÓN

Es necesario indicar la orientación y forma de proyección de la imagende referencia respecto al objeto

Plana Cilíndrica Esférica

Ajustada a la geometría

Visualización Realista

MAPAS DE TEXTURA . ESCALADO, ORIENTACIÓN, REPETICIÓN

Giro Escalado

Etiqueta y mosaico

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MAPAS DE TEXTURA . EJEMPLOS DE APLICACIÓN

 

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OTRAS CARACTERÍSTICAS SUPERFICIALESORIENTACIÓN DE NORMALES

Objeto “fachada” Modelo completo 

Orientación adecuada de normales Orientación inadecuada de normales 

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LA ESCENA. LUCES

FUENTES DE LUZ

Modelos que simulan de manera simplificada los múltiples tiposde fuentes de luz presentes en el mundo real, mediante tres tiposprincipales:

- Luces puntuales- Luces dirigidas- Focos

LUZ AMBIENTE

Se define para toda la escena, indicando el valor de su

intensidad (en R,G,B)

Visualización Realista

LUCES PUNTUALES

Se definen indicando:

- Ubicación (1 Punto)

- Intensidad RGB

- Atenuación o Alcance

Visualización Realista

LUCES DIRIGIDAS

Haz de rayos paralelos que actúasobre toda la escena (Sol).Se definen indicando :

- Dirección de los rayos(2 puntos, dirección odatos astronómicos)

- Intensidad RGB

 

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FOCOS

Se definen indicando:

- Ubicación

- Dirección de iluminación

- Cono de intensidad máxima

- Cono de penumbra

- Atenuación- Sobrealcance (Overshoot )

Visualización Realista

SOMBRAS

- Una fuente de luz puede o no producir

sombras, según se desee

- Puede habilitarse o inhabilitarse la

presencia de sombras para toda la

escena en su conjunto.

Existen dos formas de cálculo:- Por mapa de sombras

(rápido, poco preciso, sombras suaves)

- Por trazado de rayos

(lento, muy preciso, sombras duras)

Sombras por trazado de rayos

Mapa de sombras

Visualización Realista

LA ESCENA. CÁMARAS

Conjunto de parámetros que definen la forma en que el modelo ha de serobservado para obtener la imagen final.

Ubicación de la cámara: Punto delespacio en el que se encuentra situada.Motivo: Punto del espacio al que lacámara apunta, y que define con ella unvector que marca la dirección y el sentidode observación.Zoom : Amplitud del campo abarcado enla vistaTwist : Angulo de giro lateral respecto a lavisual.Planos de corte : Frontal y posterior,delimitan la zona a visualizar.

Visualización Realista

LA ESCENA. OTRAS CARACTERÍSTICAS

ATMÓSFERA

 

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LA ESCENA. OTRAS CARACTERÍSTICAS

FONDOS

Visualización Realista

LA ESCENA. OTRAS CARACTERÍSTICAS

FONDOS CÍCLICOS

Visualización Realista

LA ESCENA. OTRAS CARACTERÍSTICAS

FONDOS CÍCLICOS

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LA ELECCIÓN DEL MÉTODO DE RÉNDERING 

MÉTODOS LOCALESMÉTODOS LOCALES

Sombreado plano:

- Se obtiene un valor de iluminación paracada polígono de la geometría.- Evidencia la teselización de la geometría

- Método de rendering para trabajo

Sombreado Plano

    

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LA ELECCIÓN DEL MÉTODO DE RÉNDERING MÉTODOS LOCALES

Método de Gouraud:- Se obtiene un valor de iluminación paracada vértice de la geometría.- Los valores de la iluminación en elinterior de cada polígono resultan de lainterpolación entre los valores de losvértices

Gouraud

Visualización Realista

LA ELECCIÓN DEL MÉTODO DE RÉNDERING MÉTODOS LOCALES

Método de Phong:- Se obtiene un valor deiluminación para cada punto decada polígono, obtenido usando unanormal interpolada entre las de losvértices.- Único método local que permiteobtener sombras arrojadas y brillosprecisos

Phong

Visualización Realista

Métodos locales de iluminación:

Fuentes de luz artificialesLuz solar

Luz reflejada por otros objetos Luz Ambiente

∑=

+

+

++=

m

 j

 j

n

s jd 

l

t T aak k 

K d 

 I k  I k  I  I   j

1

)( α θ   coscos

Modelo de reflexión especular imperfecta. Modelo de Phong

LA ELECCIÓN DEL MÉTODO DE RÉNDERING 

Métodos globales de iluminación:

Fuentes de luz artificialesLuz solar

Luz reflejada por otros objetos

- Toda luz que llega a un objeto procede de la emisión de una fuente, de una reflexión difusa o de una reflexión especular 

-Toda luz que parte de un objeto surge de su propia emisión,de una reflexión difusa o de una reflexión especular.

Visualización Realista

LA ELECCIÓN DEL MÉTODO DE RÉNDERING 

 

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Formas de reflexión bidireccional

Especular – Especular (EE)Difusa – Difusa (DD)Difusa – Especular (DE)Especular – Difusa (ED)

- Toda luz que llega a un objeto procede de la emisión de una fuente, de una reflexión difusa o de una reflexión especular 

-Toda luz que parte de un objeto surge de su propia emisión,de una reflexión difusa o de una reflexión especular.

Visualización Realista

Métodos globales

Formas de reflexión bidireccional

Especular – EspecularDifusa – EspecularDifusa – DifusaEspecular – Difusa

Trazado de rayos

Métodos globales

Visualización Realista

Formas de reflexión bidireccional

Especular – EspecularDifusa – EspecularDifusa – Difusa

Especular - Difusa

Radiosidad

Métodos globales

Visualización Realista

Formas de reflexión bidireccional

Especular – EspecularDifusa – EspecularDifusa – Difusa

Especular - Difusa

Radiosidad

Métodos globales

Visualización Realista

  

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Formas de reflexión bidireccional

Especular – EspecularDifusa – EspecularDifusa – DifusaEspecular - Difusa Mapas de fotones

Métodos globales

Visualización Realista

Métodos mixtos

Radiosidad + Trazado de rayos

Simulan la absorción, reflexión (EE-DE-DD),transparencia, y refracción

Métodos globales

Visualización Realista

Métodos mixtos

Trazado de rayos + Mapas de fotones

Simulan la absorción, reflexión (EE-DE-DD-DE), ,

transparencia, refracción, dispersión (translucencia)y caústicas

Métodos globales

Visualización Realista Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALES

Trazado de Rayos (Ray-Tracing ):Seguimiento de los rayos visuales que, partiendo del espectador se dirigen a laescena, generando nuevos rayos visuales tras los reflejos y refracciones en losobjetos.

Trazado directo de rayos Trazado inverso de rayos

l1

r 1

r 2

d 1

d 2

cuerpo reflectante

cuerpo reflectante / difractante

observador r 1

r 2

d 1d 2

superficie 1

observador 

v

r 3

d 3

superficie 2

superficie 3

sensor de sombra

    

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Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALES - Trazado de Rayos

Permite obtener reflejos muy precisos, refracciones, sombras detalladas yotros efectos ópticos.

∑=

+++++=

m

 j

 j

n

 js jd 

l

t T  R Raa K K d  f 

 I K  I K  I K  I  I 

 j

1

)coscos()(

α θ  

Modelo de Witthed

Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALES

Trazado de Rayos:

Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALES

Método de Radiosidad (Radiosity ):Cálculo de la interreflexión difusa de la luz entre los elementos de la escena.Permite obtener iluminación indirecta. No requiere el uso del término de luzambiente

Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALESMétodo de Radiosidad (Radiosity ):División de la malla en elementos mas pequeños. Análisis de la cantidad deenergía radiada (radiancia) reflejada de forma difusa por un elemento, quellega a cada uno de los otros elementos de la escena.Permite obtener iluminación indirecta de los objetos. Una vez realizado elcálculo es valido para cualquier punto de vista, mientras no se modifique la

posición de las luces ni de los objetos.

ij j

n

 j

diii F  I K  E  I   1

∑=

+=

i= 1,...,n

n ji AF  I K  A E  A I  j ji j

n

 j

diiiii ...,,1, 

1

=+= ∑=

 I i , I  j  radiancia de los elementos Pi , P j

 E i  intensidad de emisión por unidad de área 

K di  coeficiente de reflexión del elemento i-ésimo  

F  ji  fracción de la energía que abandona A j y llega a Ai.

Suele denominarse factor de forma. Se demuestra que F ij Ai = F  ji A j 

    

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Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALES

Método de Radiosidad (Radiosity ):

- Malla energética

MÉTODOS GLOBALES

Mapas de fotones

Visualización Realista

- Henrik Wann Jensen 1996

-Simula el transporte de fotones individuales

-Los fotones son emitidos por las fuentes de luz

- Los fotones rebotan en las superficies especulares y sedepositan en las difusas

- La información se almacena en una estructurade datos 3D( Mapa de fotones)

-Los fotones se recolectan usando path-tracing desde lacámara

-La irradiancia en un punto se obtiene estimandolos fotonesen torno a ese punto

MÉTODOS GLOBALES

Mapas de fotones

Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALES

Mapas de fotones. Final Garthering

Visualización Realista

 

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Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALES

Métodos Mixtos :Radiosidad + Trazado de rayos: Cálculo de la imagen (excepto reflejos)mediante el método de Radiosidad. Postproceso por Trazado de Rayos para elcálculo de reflejos (y opcionalmente, sombras arrojadas).

Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALESMétodos Mixtos:

Radiosidad + Trazado de rayos

Visualización Realista

MÉTODOS GLOBALES

Métodos Mixtos : Métodos mixtosTrazado de rayos + Mapas de fotones

Simulan la absorción, reflexión (EE-DE-DD-DE), ,transparencia, refracción y caústicas

MÉTODOS GLOBALES

Otras consideraciones

Visualización Realista

Fuentes de luz

Consideraciones de iluminación

- Color: RGB o espectral-Intensidad:

-Uso de magnitudes físicas:-Intensidad (cd)-Flujo luminoso (lm)-Luminancia (lux)

-Uso de formatos comerciales de lámparas

  

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MÉTODOS GLOBALES

Otras consideraciones

Visualización Realista

Control de tono

Requerimiento de ajuste de pupila (brillo)

Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESO

Realizada íntegramente por el ordenador en función de los datos indicados.

RENDERING IN PROCESS ........RENDERING IN PROCESS ........RENDERING IN PROCESS ........RENDERING IN PROCESS ........

Instantáneo ... segundos ... minutos ... horas

EL PIPELINE GRÁFICO

Número de vértices

Complejidad de laanimación

Distribución espacialde la geometría

Número de polígonos

Número de luces

Orientación delas normales

Resolución de la imagen

Textur as

Algoritmo de cálculode sombras

Parámetros de

antialiasing

Metodo de iluminación

Preparación dela escena

Transformaciones

perspectivas

Test de

visibilidad

Iluminación

Filtrado de carasposteriores

Corte depolígonos

Rasterizado

Eliminación d esuperficies ocultas

Cálculo delcolor

Cálculo desombras arrojadas

Antialiasing

Imagen final

  R  E  N  D  E  R  I

  N  G   P  I  P  E  L  I  N  E

Número de objetos

ARIABLES

Distribución espacialde la geometría

Test de

visibilidad

Número de objetos

P2

V2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10

P11

P1

V4

V3

V6

V5

V7

V8

V9

V10

V11

V12

APL

FIL

DIB

Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESOPROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (FIL)

Transformaciones perspectivas

Espacio cartesiano (3D) Espacio Vista (3D) Espacio Pantalla (2D)

  

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Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESO

PROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (APP-CULL)

Test de visibilidad:

Eliminación de objetos o polígonos fuera del campo visual.

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4

* Por facili dad de dibujo, los objetos no se muestran deformados por la transformación perspect iva

Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESO

PROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (FIL)

. Filtrado de normales (backface culling). Filtrado de superficies cuya normal se aleja del observador.

* Por facilid ad de dibujo, los objetos no se muestran deformados por la transformación perspectiva

Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESO

PROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (FIL)

. Corte de polígonos (polygon clipping)

Objetos deformados por la transformación perspectiva en espacio vista

El proceso se realiza sobre los objetos proyectados enespacio imagen

Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESO

PROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (DIB )

Rasterizado Barrido de la imagen línea a líneaEn cada línea, y para cada triángulo, determinación del segmento visible

   

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Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESOPROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (DIB )

Eliminación de superficies ocultas. Se genera un Z-buffer  mediante el calculo para cada pixel de

. Distancia de cada superficie al observador.

. Comparación con la mas cercana de las ya calculadas

. Almacenamiento de la superficie más cercana resultante.

Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESOPROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (DIB )

Framebuffer Z - Buffer

Cálculo de ImágenesCálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESOPROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (DIB )

Asignación del color, en función de las características de:Los materiales de los objetosLa iluminaciónLa escenaEl método de renderingLa profundidad de pixel (nº de colores) del fichero de salida.

Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESO

PROCESOS SOBRE LA GEOMETRÍA (DIB )

CÁLCULO DE SOMBRAS ARROJADAS. Creación de un segundo z-buffer para la obtención

de mapas de sombra.. Trazado de rayos de sombra

 

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Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESO

PROCESOS SOBRE LA IMAGEN (DIB )

. Incorporación de fondos.

Cálculo de Imágenes

EJECUCIÓN DEL PROCESOPROCESOS SOBRE LA IMAGEN (DIB )

.Antialiasing

Animación

ANIMACIÓN

Animación

DEFINICIÓN

Representación por computador de modelos tridimensionales insertos en un entorno virtual, donde las características que definen al entorno y al modelo varían en el tiempo. Dicha representación se obtiene mediante la presentación sucesiva de imágenes estáticas.

Ejemplos de animación 3D

Representación de: Características que varían:Un motor en movimiento Posición/Orientación de los objetosCrecimiento de un árbol Geometría de los objetosEncendido de unas luces IluminaciónRecorrido a lo largo de un edificio CámaraAparición de niebla Ambiente

  

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Animación

ANIMACIÓN 3D. TÉRMINOLOGÍA

Fotograma (Frame):Cada una de las imágenes que una vez ensambladas generan una secuencia.

Animación :Secuencia o conjunto de secuencias enlazadas.

Cámara (Camera):Punto de vista del observador.

Motivo (Target):Lugar al que apunta la cámara.

Recorridos (Paths):Trayectorias seguidas por:

. La cámara.

. El motivo.

. Los objetos

. Las luces, etc.a lo largo de una secuencia.

Animación

SUCESOS ANIMABLES

- MOVIMIENTOSMovimientos de cámara:

Posición de la cámara.Posición del motivo.Giro respecto al eje de visión.

Movimientos de los objetos.Movimientos de las luces.

- MODIFICACIONES EN LAS CARACTERÍSTICAS

De la cámara De las luces De los objetos Del ambienteZoom Intensidad Geometría AtmósferaPlano de corte Color Material Fondo animado

Dirección Coord. TexturaConos (SL)Atenuación

Animación

MÉTODOS DE ANIMACIÓN

Los parámetros anteriores pueden variarse usando tres tipos de métodoso técnicas de animación:

• TRADICIONALES

• PROCEDURALES

• INPUT / OUTPUT

Animación

Parámetros animables Comandos de animación Método de animación

Transformaciones:

Modelosluces

cámarasondas

Claves de escalado,rotación y traslaciónClaves de libreríaAnimación de recorridosAnimación de trayectoriasTraslaciones explícitas

Tradicional

Limitaciones (constraints )ExpresionesEfectos a medidaCinemática inversaDinámicas

Procedural

Canales de entrada/salida Grabación/control

Formas/animación de cluster 

Deformación de celosíasDeformación de splines Deformación de parchesExpresionesEfectos de formaEnvolventes flexibles

Deformaciones:

Aplicado soloa modelos

Canales de entrada/salida Grabación/control

Tradicional

Procedural

Otros parámetros:

Aplicado a modelos,luces, cámaras, ondas,

materiales,texturas 2D y 3D

Animación de fotogramas claveClaves de librería

ExpresionesEfectos a medida

Tradicional

Procedural

Canales de entrada/salida Grabación/control

 

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Animación

MÉTODOS DE ANIMACIÓN

• TRADICIONALES

En los métodos clásicos, las transformaciones, deformaciones y otrosparámetros se animan estableciendo las características de las luces, cámaras,objetos, etc. en ciertos fotogramas clave (keyframing ), o definiendo trayectorias.

Trayectorias 

Keyframing 

Animación

MÉTODOS DE ANIMACIÓN

• PROCEDURALES

En este tipo de técnicas las variaciones son calculadas por el programade acuerdo a ciertas funciones o procedimientos, (simulación de propiedadesfísicas, explosiones, bandadas de pájaros, etc.)

Animación

MÉTODOS DE ANIMACIÓN

• INPUT/OUTPUT

En estos métodos, los datos que definen la animación son introducidosy/o grabados en tiempo real desde dispositivos externos (captura demovimientos, sistemas de realidad virtual, etc.)

Animación

CONSTRUCCIÓN DE UNA ANIMACIÓN IConstrucción de una secuencia.

- Definición de los parámetros iniciales:Posiciones iniciales y características:

. De la cámara, motivo, luces, objetos, etc...- Número de fotogramas de la secuencia.

- Definición de variaciones a lo largo de la secuencia.- Establecimiento de parámetros de calidad y finalidad de las imágenes.. Modo de rendering.. Resolución. (PAL=720x576). Alpha Channel . Frame / Fields 

... EJECUCIÓN DEL CALCULO DE LOS FOTOGRAMAS 

 

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Animación

CONSTRUCCIÓN DE UNA ANIMACIÓN II

Postproducción:

- Compilación de fotogramas en formato multimedia para proyeccióndesde ordenador.

(AVI, MPG, MOV, RM, ...)

- Edición desde sistema no lineal. Montaje de las secuencias:- Transiciones:

. Al corte

. Fundidos

. Disoluciones

. .....- Incorporación de banda sonora

- Grabación en formato video en un grabador externo.(Betacam SP, DVCam, DVD etc.) para calidad broadcast.

Animación

EQUIPAMIENTO NECESARIO SOBRE ORDENADORES PERSONALES

Modelado

PC

Sistemasentradade datos Almacén Edición vídeo

PC

Capturavídeo

Salidavídeo

Batería de cálculo

PC PC PC …. PC PC PC PC