• • lumini şi umbre • stereografie

Download •  • Lumini şi umbre • Stereografie

Post on 28-Jan-2017

225 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1/28

    1. Transformri geometrice uzuale; 2. Reprezentarea curbelor, suprafeelor i corpurilor;

    3. Observarea unui sistem 3_D de puncte; 4. Modelarea corpurilor;

    Lumini i umbre

    Stereografie

  • 2/28

    Urmtoarele cursuri prezint cteva metode de mbuntire a imaginilor n sensul apropierii calitii lor de imaginile reale.

    Dintre aceste metode prezentate n literatura de specialitate cum ar fi:

    a) eliminarea suprafeelor i muchiilor acoperite pentru extragerea elementelor de frontier ascunse,

    b) perspectiva pentru informaiile de profunzime,

    c) proieciile dinamice pentru reprezentarea obiectelor n micare,

    d) indici de intensitate sau variaia de culoare utilizate pentru modificarea culorilor din adncime,

    e) texturi i detalii de suprafa pentru reprezentarea microstructurilor feelor,

    f) secionarea cu un plan frontal utilizat la vizualizarea interiorului obiectului,

    g) iluminarea curpurilor prin utilizarea luminilor i umbrelor i

    h) stereografia pentru redarea n relief a a obiectelor tridimensionale,

    am ales doar cteva pe care le-am considerat mai importante.

  • 3/28

    1. Eliminarea suprafeelor acoperite

    2. Texturi

    3. Lumin i umbr

    4. Stereografie

  • 4/28

    Lumin i umbr.

    Obiectivul acestei prelucrri este de a reda o imagine ct mai realist i care s ofere ct mai mult informaie.

    Elementele luate n calcul sunt urmtoarele:

    a) Sistemul de iluminare - tip, poziie, etc.;

    b) Caracteristicile suprafeelor - reflexie transparen, etc.;

    c) Poziia relativ a sistemului de iluminare i corp.

    Procesul de eliminare a suprafeelor acoperite i de simulare a iluminrii se desfoar simultan, adugnd fiecrei fee un atribut de intensitate a culorii.

  • 5/28

    Lumin i umbr.

    Elementele luate n calcul sunt urmtoarele:

    a) Sistemul de iluminare - tip, poziie, etc.;

    b) Caracteristicile suprafeelor - reflexie transparen, etc.;

    c) Poziia relativ a sistemului de iluminare i corp.

    a) Sistemul de iluminare

    Sursele luminoase pot fi :

    punctiforme : becuri, soare, flacr mic, etc.;

    distribuite : tuburi fluorescente, ferestre, etc.;

    ambiante : lumin care scald obiectele cu aceeai intensitate.

  • 6/28

    Lumin i umbr.

    Elementele luate n calcul sunt urmtoarele:

    a) Sistemul de iluminare - tip, poziie, etc.;

    b) Caracteristicile suprafeelor - reflexie transparen, etc.;

    c) Poziia relativ a sistemului de iluminare i corp.

    b) Caracteristicile suprafeelor

    Proprietile de suprafa ale corpurilor sunt:

    reflexie: zonele unui corp pot fi mate (care disperseaz lumina, adic o reflect dup mai multe direcii) sau sclipitoare (care reflect lumina dup o direcie);

    transparen: o zon poate fi translucid (prin care trece lumina) sau opac (care nu permite trecerea luminii);

    textur: materialul din care este construit obiectul.

  • 7/28

    c) Poziia relativ a sistemului de iluminare i corp

    Intensitatea luminii reflectate (IR) este dat de Legea reflexiei cosinus sau Legea lui Lambert:

    IR = II * Kmaterial * cos unde:

    II este intensitatea luminii incidente;

    Kmaterial este o constant de material;

    este unghiul format de normala la plan cu direcia de iluminare.

    Lumin i umbr.

    Elementele luate n calcul sunt urmtoarele:

    a) Sistemul de iluminare - tip, poziie, etc.;

    b) Caracteristicile suprafeelor - reflexie transparen, etc.;

    c) Poziia relativ a sistemului de iluminare i corp.

  • 8/28

    Dac lum n considerare i o surs ambiant (Ia) atunci formula devine:

    IR = Ia * Kamaterial + II * Kmaterial * cos / (1+r

    2),

    Cantitatea de lumin este invers proporional cu ptratul

    distanei (r fiind distana la care se afl sursa de iluminare fa de obiect).

    Lumin i umbr.

    Elementele luate n calcul sunt urmtoarele:

    a) Sistemul de iluminare - tip, poziie, etc.;

    b) Caracteristicile suprafeelor - reflexie transparen, etc.;

    c) Poziia relativ a sistemului de iluminare i corp.

  • 9/28

    Iluminarea nu se face ntotdeauna frontal (nu se vede ntotdeauna ceea ce este i iluminat). Se obin efecte dac iluminarea este nefrontal, pentru c n aceast situaie (cnd se precizeaz pe lng poziia observatorului i poziia sursei de iluminare) exist posibilitatea ca pri vizibile ale corpului s nu fie iluminate (sunt umbrite). n aceast situaie, calculele de vizibilitate (prezentate la eliminarea suprafeelor nevzute) se vor face att din poziia

    observatorului () ct i din poziia sursei de iluminare (S). Pentru fiecare pixel vom avea urmtoarele situaii:

    este vzut att de ct i de S - este vizibil i luminat;

    nu este vzut de - este invizibil , deci nu se deseneaz;

    este vzut de dar nu i de S - este vizibil dar umbrit.

    Pentru reprezentare se poate folosi un algoritm de tip z-buffer modificat sau metoda drumului optic (Ray-Tracing).

    Lumin i umbr.

    Elementele luate n calcul sunt urmtoarele:

    a) Sistemul de iluminare - tip, poziie, etc.;

    b) Caracteristicile suprafeelor - reflexie transparen, etc.;

    c) Poziia relativ a sistemului de iluminare i corp.

  • 10/28

    3.1. Stereograme

    n ultimii ani au aprut n librrii albume cu imagini n relief,

    numite stereograme. Privite normal (natural ca orice imagine)

    acestea nu prezint nici un interes pentru c de cele mai multe ori

    imaginea pare fr sens ca i un model aleator. Uneori se poate

    observa o anumit repetare pe orizontal a unor modele (dac

    acestea sunt uor de recunoscut). n albumele comercializate se

    explic modul n care trebuie s privim aceste imagini ciudate

    pentru a obine imaginea stereo spaial dorit. Imaginea format

    n spatele planului paginii va fi rezultatul celor dou imagini

    percepute de fiecare ochi i compuse n creier. Uurina vizualizrii

    unei astfel de imagini depinde de calitatea fiecrui individ de a

    percepe imagini stereo. n aceste albume nu sunt ns precizate

    tehnicile de realizare a imaginilor prezentate ci doar modul de

    utilizare a acestora.

  • 11/28

    n cele ce urmeaz va fi prezentat o modelare a acestor

    stereograme precum i tehnica realizrii lor direct pe ecranul unui

    calculator. Cu ajutorul unui astfel de program putem uor s

    construim astfel de imagini ce reprezint diverse corpuri sau

    suprafee. Pentru matematicieni de exemplu, o suprafa dat sub

    forma z=f(x,y), se poate vizualiza i studia ca i cum ar fi real, n

    spaiul natural tridimensional.

    n grafica pe calculator, principalul obiectiv este creterea

    realismului imaginii. Att pe hrtie ct i pe ecran, imaginea real

    tridimensional se reprezint prin proiecie n planul de desenare,

    ceea ce face s se piard calitatea spaial a imaginii. Percepia

    natural uman de adncime pentru majoritatea oamenilor se

    bazeaz pe combinarea a dou imagini diferite vzute de fiecare

    ochi. ntr-o fotografie este reprezentat o singur imagine "vzut"

    de obiectiv, ceea ce nseamn c efectul stereografic se pierde.

  • 12/28

    Se cunoate c n domeniul militar (de exemplu) se utilizeaz

    echipamente de lupt care suprapun imagini diferite (acelai obiect

    vzut din dou puncte diferite) i care ofer o imagine stereo

    tridimensional aa cum este vzut ea n realitate sau chiar

    mrete capacitatea uman de percepie n adncime prin mrirea

    ecartului pupilar (pentru aprecierea mai bun a distanelor).

    Cea mai spectaculoas realizare n acest domeniu este

    holografia care a ptruns deja i n informatic. Din pcate ns

    este o tehnic costisitoare pe care nu ne-o putem permite la nivelul

    fiecrui utilizator. Aceast direcie de cercetare prin care s putem

    vedea imagini spaiale (cu adncimea real) a avut rezultate

    (bazate pe diferite tehnici) n geometrie (prin anaglife), geografie,

    cinematografie, etc.

  • 13/28

    Tehnica pe care o vom prezenta a fost descris nc din 1983 de C.W.Tyler i are marele avantaj c nu necesit nici un aparat sau

    obiect special pentru observarea spaial. Imaginile propuse

    (stereograme) se bazeaz pe un principiu simplu care va fi descris

    n continuare. Tot ceea ce este necesar pentru a putea observa o astfel de imagine "corect" este puin rbdare i perseveren

    pentru a putea ctiga o deprindere de observare uoar i rapid:

  • 14/28

    Dac ntr-o imagine este

    reprezentat o figur repetat

    pe orizontal, atunci putem

    considera c fiecare figur este

    imaginea vzut de fiecare ochi.

    Aceasta nseamn c dac

    focalizm privirea n spatele

    imaginii (la intersecia dreptelor

    determinate de ochi cu figurile) vom vedea figura respectiv n

    relief, n punctul de intersecie.

    a

    p

    d

    e

    a = adncimea imaginii formate, p = distana de observare,

    d = distana dintre punctele de pe stereogram,

    e = ecartul pupilar.

  • 15/28

    Dac aceeai figur este

    repetat de mai multe ori pe

    orizontal la distane diferite

    (mai mici dect ecartul pupilar)

    atunci interseciile (determinate

    de fiecare ochi cu figurile) se

    vor forma la adncimi diferite.

    Se poate observa c adnci-

    mea a la care se formeaz imaginea este direct propor-

    ional cu distana d dintre

    dou figuri desenate, mai mult,

    se poate calcula dup formula

    a = p d / (e-d)

    Q

    P

    A B

    a

    p

Recommended

View more >