6_Modele de Culoare. Iluminare

8/18/2019 6_Modele de Culoare. Iluminare

http://slidepdf.com/reader/full/6modele-de-culoare-iluminare 1/48

1

Modele de culoare

Modelul RGB (Red Green Blue)

• Model aditiv

• Culorile sunt rezultatul luminii transmise

• Folosit de monitoare

Red + Blue + Green = White



2

Modele de culoare

Modelul RGB (Red, Green, Blue)



3

Modele de culoare

Modelul CMY(Cyan, Magenta, Yellow)

• Model extractiv

• Culorile sunt rezultatul luminii reflectate

• Folosit la imprimante

Cyan + Magenta + Yellow = Black



4

Modele de culoare

Modelul CMY (Cyan, Magenta, Yellow)

• Model complementarcu modelul RGB:

• C=1-R

• M=1-G

• Y=1-B

B

G

R

Y

M

C

1

1

1



5

Modele de culoare

• Modelul CMYK• Datorita imperfectiunii cernelurilor se

adauga K (blacK)

– K = min(C,M,Y)

– C = C-K

– M = M-K – Y = Y-K



6

Modele de culoare

Modelul HSV (Hue, Saturation, Value)

negru

alb

tente

tonuri

nuante

culoare pura



7

Modele de culoare

Black

White


Blue

Cyan Red

YellowGreen

Magenta

V

S

H

V: [0, 1]

S: [0, 1]

H: [00, 3600]



8

Modele de culoare


(300, 1, 1)Magenta(1, 0, 1)

(240, 1, 1)Blue(0, 0, 1)

(180, 1, 1)Cyan(0, 1, 1)

(120, 1, 1)Green(0, 1, 0)

(60, 1, 1)Yellow(1, 1, 0)

(0, 1, 1)Red(1, 0, 0)

HSVRGB

Black

White

Blue

Cyan

Green

V

Red

Yellow

Magenta



9

Modele pentru calculul luminii

• Modele empirice: – Lumina ambianta

– Lumina difuza

– Lumina speculara

• Modele analitice

– Modelul Lambert

– Modelul Gouraud – Modelul Phong



10

• Iluminarea locala – sursele de lumina

– pozitia observatorului

– proprietatile de material

• Iluminarea globala

– interactiunea dintre lumina

provenita de la toatesuprafetele scenei

Modele pentru calculul luminii

obiect 1

obiect 2obiect 3

obiect 4



11

Lumina ambientala

• Obiectele primesc lumina de la

– sursele de lumina

– lumina reflectata sau transmisa de celelalte obiecte

ale scenei = lumina ambientala (este o sursa de

lumina distribuita uniform in spatiu).

Iam

= Ia

* ka

• Ia – este intensitatea luminii ambientale (este constantapentru toate obiectele scenei)

• ka

( 0<= ka<= 1) este coeficientul de difuzie a

luminii ambientale, dependent de material.



12

Lumina difuza

• Lumina difuza – se apropie cel mai mult de majoritatea luminilor din

lumea reala

– clasa luminilor cu sursa si directie.

– pozitia observatorului nu influenteaza culoareaobiectului in acest caz (intensitatea sa este aceeasiindiferent de pozitia observatorului)



13

Lumina difuza

• Trebuie sa se determine cantitatea de lumina primita

de obiect de la sursa de lumina: legea lui Lambert.

Primeste mai multa lumina Primeste mai putina lumina



14

Lumina difuza

Id=I

p* k

d* cos(i)

• Daca vectoii N si L sunt normalizati:

Id = Ip * kd * (N.L)

• Ip – este intensitatea luminii incidente

• kd – este coeficientul de difuzie aluminii incidente, 0<=k

d<=1.

i

N

L

P



15

Lumina difuza

• Pentru vizualizarea a doua suprafete paralele construite

din acelaşi material se va obtine o aceeasi intensitate

• Obiectele mai îndepărtate de sursă sunt mai slab luminate.

d Distanta de la sursa de lumina

k C coeficient de atenuare constant

k L coeficient de atenuare liniar

k Q coeficient de atenuare patratic

2

d*k d*k k

1f

QLC

at

N

L

B

A

Id

= f_atenuare * Ip* k

d* (N.L)



Lumina difuza

16

Raza incidenta

Normala

U = unghi(Raza incidenta, Normala)

• A: U ~ 90 => putina lumina

• B: U ~ 0 => lumina maxima

• C: U > 90 => nu primeste lumina



17

Lumina speculara

• Este componenta care da stralucirea obiectelor.

• Se aseamana cu lumina difuza, este focalizata.

• Lumina speculara nu poate fi vazuta din orice

pozitie.• Observatorul trebuie sa se afle chiar pe directia ei.

• Aceasta componenta depinde de pozitiaobservatorului.

nu vede nimic



18

Lumina speculara

Is

= Ip* k

s* cos(φ)n

ks: coeficientul de reflexie speculara

N: normala la suprafata in P

IP: intestatea luminii

n: coeficient de stralucire

vectorii R si V normalizati

Is = Ip* k s * (R.V)n

i i V

R N

L



19

Lumina speculara

Is = Ip* k s * (R.V)n

H = (L+V)

(N·H) ≈ (R.V)

Is = Ip* k s * (N.H)n

V

R NL H



Lumina speculara

• Lumina specularadaca unghiul format

de N si H < 90

20

H = V + L

V

R NL H



21

N N

n mare n mic

R L L R

Lumina speculara



22

Iluminare

ambientala difuza speculara



Iluminare

23

ambientala ambientala+difuza speculara



24

Exemplu de iluminare

Lumina ambientala Lumina difuza Lumina speculara



25

Calculul luminii

• Iluminarea de la o sursa de lumina i:

Iluminarei

= ambientala + difuza + speculara

• Daca sunt N surse de lumina

Iluminarea totala pentru un punct P = i=1..N (Iluminarei)



26

Modelul Lambert

• Pentru fiecare fata se calculeaza o

singura intensitate

I = k* (Nu · L

u)

• Nu este vectorul unitate normal la suprafata• L

ueste versorul directiei sursei de lumina

• k este constanta



27

Modelul Gouraud

1. Se calculeaza o normala in fiecare varf al reteleipoligonale.

2. Se calculeaza o intensitate in fiecare

varf al reţelei.



28

Modelul Gouraud

3. Se afişeaza suprafata calculand intensitatea intr -un punct al unui poligon:

• prin interpolarea

liniara a intensitatilor varfurilor, pentru

punctele de pe laturi;

• prin interpolare liniara intre intensitatile de pe

laturi, pentru punctele interioare de

pe fiecare linie de hasurare.

M d l d il i



29

Modele de iluminareModelul Lambert

Modelul Gouraud



30

Modelul Phong

• Se calculeaza normala in fiecare varf alsuprafetei

• Se calculeaza normala in fiecare punct interior suprafetei de afisat (prin interpolare)

• prin interpolarea liniara anormalelor varfurilor, pentru punctele de pelaturi;

• prin interpolare liniara intre normalele de pelaturi, pentru punctele interioare depe fiecare linie de hasurare.

• Se calculeaza intensitatea in fiecare punct



31

Modelul Phong

• Interpolarea normalelor



32

Modelul Gouraud - Phong

Gouraud Phong



33

Iluminarea in OpenGL

• se calculeazailuminarea in varfuri

Modelul de

iluminare se

aplica pentru

toate punctele

unei suprafete



34

Modelul de iluminare

• Atributele luminii (intensitatea luminii, culoare, pozitie,

directie, forma)

• Atributele suprafetelor obiectelor (culoare,

transparenta)

• Interactiunea dintre lumini si obiecte (orientarea

obiectelor)

• Interactiunea dintre obiecte si observator (directia de

vizualizare)



35

Calculul luminii in OpenGL

• Tipuri de lumini (pentru fiecare sursa de lumina):

– Ambientala

– Difuza

– Speculara

• Lumina emisiva (lumina pe care un obiect o emite prin el insusi)

– obiecte incandescente



36

Realizare iluminare

• Specificarea surselor de lumina

• Specificarea proprietatilor de material

• Specificarea normalelor



37

Tipuri de lumina

– sursa de

lumina este lainfinit (lumina

directionala)

– sursa de

lumina se afla

exact in

pozitia finita(lumina

pozitionala) Lumina pozitionalaLumina de tip spot

soare



Exemplu

Lumina pozitionala

GLfloat light_position[] = { 50.0, 100.0, -50.0, 1.0 };

Lumina directionala (soarele)

GLfloat light_direction[] = { -1.0, 0.0, 0.0, 0.0 };



39

Proprietati sursa de lumina directionala

GLfloat light_ambient[] = {0.2, 0.2, 0.2, 1.0};

GLfloat light_diffuse[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};

GLfloat light_specular[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};

GLfloat light_position[] = {-1.0, 1.0, -1.0, 0.0};



40

Specificarea luminilor

• lumina de tip spot

–Directie spot D(x,y,z) in care este orientat spotul

–CUTOFF - deschiderea spotului (θ)

–EXPONENT - reprezinta concentratia luminii in

interiorul spotului (poate fi constanta sau mai puternica

spre centru si mai mica spre margini).



Lumina de tip spot

•Directia sursei de lumina de tip spot: D

•P - punctul care trebuie sa fie luminat

if unghi(D, L) < θ then P in conul de lumina

θ



Lumina punctiforma / de tip spot

42



43

Lumina de tip spot

–EXPONENT - reprezinta concentratia luminii in

interiorul spotului (poate fi constanta sau mai puternicaspre centru si mai mica spre margini).

Con de lumina:

– Con interior – intensitate constanta

– Con exterior – intensitate variabila



Modificarea intensitatii luminii

spotEffect = (D. L)spotExponent



Exemplu

GLfloat light_position[] = { 50.0, 100.0, -50.0, 1.0 };GLfloat light_spot_direction[] = { 0.0, 0.0, -1.0};

GLfloat light_spot_cutoff[] = { 25.0 };

GLfloat light_spot_exp[] = { 2.0 };

Lumina de tip spot



46

Specificarea luminilor

• Specificarea factorului de atenuare, numai pentruluminile pozitionale

– Componentele factorului de atenuare

– Constant

– Liniar

– Patratic2

1 _

d k d k k atenuare f

Q LC



47

Specificarea proprietatilor de material

• Ambientala• Difuza

• Speculara

• Emisiva (obiect incandescent - obiectul va apareagenerand lumina prin el insusi fara sa o primeascadin alta parte)

– Specificata sub forma de culoare (RGB sau RGBA)



Exemplu – proprietati de material

Setare proprietati de material

GLfloat mat_ambient[] = { 0.3, 0.3, 0.3, 1.0 };

GLfloat mat_diffuse[] = { 0.8, 0.8, 0.8, 1.0 };

GLfloat mat_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };

GLfloat mat_shininess[] = { 50.0 };

6_Modele de Culoare. Iluminare

Documents

Transcript of 6_Modele de Culoare. Iluminare