Técnicas de Iluminación empleando shaders. Prof. Esmitt Ramírez J. Septiembre 2010

Transcripción

1 Técnicas de Iluminación empleando shaders Prof. Esmitt Ramírez J. Septiembre 2010

2 Iluminación en GLSL La idea es explotar al máximo los shaders para el cálculo de la iluminación 1. Iluminación en GLSL 2. Luz direccional 3. Luz direccional por píxel 4. Luz Puntual 5. Reflector

3 Iluminación en GLSL Ambiental + Difuso + Especular Luz direccional Luz puntual (point light) Reflector (spotlight)

4 Iluminación GLSL En OpenGL = GL_LIGHTi

5 Luz direccional Distancia infinita de los objetos Todos los rayos son paralelos Un vector puede ser utilizado para c/punto de la escena Se ejecuta rapidamente comparado con otras luces Imita efectos luminosos como el sol

6 Luz direccional Reflexión de Lambert ( ) Brillo difuso de una superficie plana es proporcional al coseno del ángulo formado por la línea de visión y la normal de la superficie La dirección de la luz en coordenadas de ojo Transformar la normal a coordenadas de ojo

7 Luz direccional

8 Luz direccional

9 Luz direccional El modelo empleado por OpenGL es el propuesto por Blinn-Phong (Phong simplificado) Phong: el componente especular es proporcional al coseno entre el vector reflexión de la luz y el vector del ojo L= vector desde la luz hasta el vértice N= normal de la superficie Eye= vector desde el vértice al ojo/cámara R= vector reflejado de L con respecto a N

10 Luz direccional Eye vector = Reflection vector Tasa de decaimiento = shininess [0,128] shininess = 8 shininess = 64 shininess = 128

11 Luz direccional Modelo Blinn-Phong Half-vector es un vector con una dirección intermedia entre el vector Eye y el vector luz

12 Luz direccional

13 Luz direccional por píxel Normal en coordenadas de ojo y normalizar Normalizar vector medio y dirección de la luz

14 Luz direccional por píxel

15 Luz puntual Simulan luces cercanas a la escena o dentro de ellas (e.g. lámparas de techo, calle, etc.) La dirección de la luz debe ser calculada para c/vértice La luz recibida en la superficie decrementa a medida que se aleja del foco de luz (atenuación) Atenuación constante, lineal y cuadrática Direccional w = 0; Puntual w = 1

16 Luz puntual Atenuación constante, lineal y cuadrática

17 Luz puntual

18 Luz puntual

19 Luz puntual Es posible realizarlo todo en un vertex program Sin Shader GLSL Shader GLSL

20 Spotlight Proyección de un fuerte haz de luz que ilumina un área definida (e.g. teatros y cines) Se representa como un cono con: Una dirección (spotdirection) que representa el eje del cono Un ángulo del cono (spotcoscutoff) Una tasa de decaimiento (spotexponent) para conocer como disminuye la intensidad de luz del centro a las paredes del cono

21 Spotlight Utilizaremos el mismo vertex shader que la Luz Puntual Se calcula el coseno entre spotdirection y la posición de la luz sobre la superficie. El resultado es comparado con spotcoscutoff para determinar si se esta dentro o fuera del cono de iluminación

22 Spotlight Si esta fuera, la atenuación es 0 sino este valor se eleva al valor especificado en spotexponent El componente ambiental, difuso y especular solo tienen efecto si está dentro La atenuación se multiplica por el valor sporeffect:

23 Spotlight Sin shader GLSL Shader GLSL

24 Modelos de Reflexión Ashikhmin-Shirley Fresnel Lafortune BRDF Ward Oren Nayer Velvet Car paint Gooch

25 Modelos de Reflexión Ashikhmin-Shirley Fresnel Lafortune BRDF Ward Oren Nayer Velvet Car paint Gooch

26 Modelos de Reflexión Ashikhmin-Shirley Fresnel Lafortune BRDF Ward Oren Nayer Velvet Car paint Gooch

27 Modelos de Reflexión Ashikhmin-Shirley Fresnel Lafortune BRDF Ward Oren Nayer Velvet Car paint Gooch

28 Modelos de Reflexión Ashikhmin-Shirley Fresnel Lafortune BRDF Ward Oren Nayer Velvet Car paint Gooch

29 Modelos de Reflexión Ashikhmin-Shirley Fresnel Lafortune BRDF Ward Oren Nayer Velvet Car paint Gooch

30 Tips Al utilizar la contribución de muchas luces en la escena: NumEnabledLights Two-Sided Lighting = invertir la normal de la superficie y calcular Fog = gl_fogcoord