Visualización Computacional II. Quienes somos? Profesor: Dr. Marcelo Javier Vénere:...
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Visualización Computacional IIVisualización Computacional IIVisualización Computacional IIVisualización Computacional II
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Quienes somos?Quienes somos?
Profesor:
Dr. Marcelo Javier Vénere: [email protected]
Ayudantes:
Ing. Juan P. D’Amato: [email protected]
Ing. Cristian García Bauza: [email protected]
Edificio PLADEMAEdificio PLADEMA
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Logística Logística (o como va a ser la cosa…)(o como va a ser la cosa…)
Seis clases teóricas repartidas entre esta semana y la que viene.
Dos prácticas (a confirmar) para explicación de conceptos (OpenGL) y uso de tutoriales.
Tres prácticas adicionales
Forma de evaluación:
Cursada y Final con un trabajo. Una entrega a corto plazo (antes de fin de año) y entrega final posterior.
http://www.exa.unicen.edu.ar/catedras/visdat2/index.htmlhttp://www.exa.unicen.edu.ar/catedras/visdat2/index.html
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Horarios y LugaresHorarios y Lugares
Martes 21/10: Aula 2 (Facultad) 19-22 hs.Miércoles 22/10: Aula 2 (Facultad) 19-21 hs.Viernes 24/10: Aula 1 (Facultad) 18-21 hs.Lunes 27/10: Aula 3 (Facultad) 19-22 hs.Martes 28/10: Aula 2 (Facultad) 19-22 hs.Miércoles 29/10: A confirmar
Teórica:
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InformaciónInformación
Bibliografía:
Foley, van Dam, Feiner, Hughes “Computer Graphics: Principles and Practice”.
Woo, Neider, Davis, Shreiner: “OpenGL Programming Guide”.
Alan Watt “3D Computer Graphics”.
IEEE Computer Graphics an applications.
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ObjetivoObjetivo
Idea: Entender los principios y metodologías para lograr efectos especiales en aplicaciones 3D.
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Resumen de la materiaResumen de la materia
Iluminación y transformaciones.
Texturas.
Raycasting, Raytracing y Radiosity.
Sombras.
Animación y comportamiento físico.
Optimizaciones.
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TransformacionesTransformaciones
P1
P2
Pi
Pi = (px, py)
Las transformaciones se aplican sobrelos puntos que definen el objeto
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Transformaciones SimplesTransformaciones Simples
Escala isotrópica
Pi = S.Pi
Pi = (px, py)
sx 00 syS =
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Transformaciones SimplesTransformaciones Simples
Traslación
Pi = Pi + D
Pi = (px, py)
D = (dx, dy)
dxdy
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Transformaciones SimplesTransformaciones Simples
Rotación
Pi = R.Pi
Pi = (px, py)
cos -sin sin cos R =
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Como representar las transformaciones?Como representar las transformaciones?
x' = ax + by + c
y' = dx + ey + f
x'
y'
a b
d e
c
f=
x
y+
p' = M p + t
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Coordenadas homogeneasCoordenadas homogeneas
Se agrega una dimensión extraen 2D, se usa 3 x 3 matrices
en 3D, se usa 4 x 4 matrices
Cada punto tiene entonces un valor extra, w
x'
y'
z'
w'
=
x
y
z
w
a
e
i
m
b
f
j
n
c
g
k
o
d
h
l
p
p' = M p
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Pasar a coordenadas homogeneasPasar a coordenadas homogeneas
x' = ax + by + c
y' = dx + ey + f
x'
y‘
1
a b
d e
0 0
c
f
1
=x
y
1
p' = M p
x'
y'
a b
d e
c
f=
x
y+
p' = M p + t
Forma Afín Forma Homogénea
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Traslación (Traslación (ttxx, t, tyy, t, tzz))
Por que utilizar coordenadas homogéneas?Porque ahora las traslaciones se expresan como matriz!
x'
y'
z'
0
=
x
y
z
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
tx
ty
tz
1
x'
y'
z'
1
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Escala (Escala (ssxx, s, syy, s, szz))
Isotrópica (uniforme) scaling: sx = sy = sz
x'
y'
z'
1
=
x
y
z
1
sx
0
0
0
0
sy
0
0
0
0
sz
0
0
0
0
1
Scale(s,s,s)
x
p
p'
qq'
y
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RotaciónRotación
Sobre eje z
x'
y'
z'
1
=
x
y
z
1
cos θ
sin θ
0
0
-sin θ
cos θ
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
ZRotate(θ)
x
y
z
p
p'
θ
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RotaciónRotación
General
x'
y'
z'
1
=
x
y
z
1
r12r22r320
0
0
0
1
r11r21r310
r13r23r330
V’ = RR . V
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Proyección en perspectivaProyección en perspectiva
x'
y'
z'
w’
=
x
y
z
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1/d
V’ = P. RP. R . V
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Necesidad de un modelo de iluminaciónNecesidad de un modelo de iluminación
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Difusor perfectoDifusor perfecto
Asumimos que la superficie refleja igual en todas las direcciones.
Ejemplo: tiza, arcilla, algunas pinturas
Superficie
R = I.KrG = I.KgB = I.Kb
I
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Cantidad de luz recibidaCantidad de luz recibida
n
Surface
n
nI0
I0I = I0.cos
R = I0.cos .KrG = I0.cos .KgB = I0.cos .Kb
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ReflejosReflejos
Reflexión ocurre solo en la dirección especular.
Depende de la posición relativa de la fuente de luz y el punto de vista
Surface
l
n
r
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Reflectores no idealesReflectores no ideales
Materiales reales no son como espejos.
Brillos no son puntuales sino borrosos
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Reflectores no idealesReflectores no ideales
Modelo empírico simple:Se supone que la luz se reflejará en la dirección del rayo ideal.
Sin embargo, debido a imperfecciones microscópicas de la superficie, algunos rayos reflejados se apartarán un poco de la dirección ideal.
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El modelo PhongEl modelo Phong
Parámetros
ks: coeficiente reflexión especular
q : exponente reflexión especular
Surface
L
nr
Cámara
V
I = I0.Ks.cosq
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El modelo PhongEl modelo Phong
Efecto del coeficiente q
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Cálculo de la dirección especularCálculo de la dirección especular
Surface
L
n
r
r
LnLnr
nLr
)(2
cos 2
R = I0.((1-Ks).Kr. L.n + Ks. (V.r)q)G = I0.((1-Ks).Kg. L.n + Ks. (V.r)q)B = I0.((1-Ks).Kb. L.n + Ks. (V.r)q)
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Surface
Modelo de iluminación simpleModelo de iluminación simple
R =Ia.Kr + I0.((1-Ks).Kr. L.n + Ks. (V.r)q)G = Ia.Kg + I0.((1-Ks).Kg. L.n + Ks. (V.r)q)B = Ia.Kb + I0.((1-Ks).Kb. L.n + Ks. (V.r)q)
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Modelos de iluminación (resumen)Modelos de iluminación (resumen)
R = Ia.Kr + Σ Ii.((1-Ks).Kr. Li.n + Ks. (V.ri)q)G = Ia.Kg + Σ Ii.((1-Ks).Kg. Li.n + Ks. (V.ri)q)B = Ia.Kb + Σ Ii.((1-Ks).Kb. Li.n + Ks. (V.ri)q)
Surface
LV
r n
Kr, Kg, Kb Ks, q
Propiedadesdel cuerpo
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Intensidad de la luzIntensidad de la luz
Decae como 1/r2
Misma energía en todas las direcciones
En realidad se usa 1/r
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Modelo de iluminación simpleModelo de iluminación simple
Flat shadingGourard shading
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Gourard shadingGourard shading
Ir1 , Ig1 , Ib1 Ir2 , Ig2 , Ib2
Ir3 , Ig3 , Ib3
Irpixel= (Ir1.A1+Ir2.A2+Ir3.A3)/A
n1 , n2 , n3
A1
A3
A2
1
2
3
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Phong shadingPhong shading
n1 , n2 , n3
npixel
Ir , Ig , Ib
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Modelo de iluminación simpleModelo de iluminación simple
![Page 36: Visualización Computacional II. Quienes somos? Profesor: Dr. Marcelo Javier Vénere: venerem@exa.unicen.edu.ar Ayudantes: Ing. Juan P. DAmato: jpdamato@exa.unicen.edu.ar.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051615/553250fc5503464e688b456c/html5/thumbnails/36.jpg)
Modelo de iluminación simpleModelo de iluminación simple
![Page 37: Visualización Computacional II. Quienes somos? Profesor: Dr. Marcelo Javier Vénere: venerem@exa.unicen.edu.ar Ayudantes: Ing. Juan P. DAmato: jpdamato@exa.unicen.edu.ar.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051615/553250fc5503464e688b456c/html5/thumbnails/37.jpg)
Que falta tener en cuenta?Que falta tener en cuenta?
Texturas
Sombras
Transparencias
Reflexiones
Refracciones
Fuentes no puntuales
Iluminación proveniente de otros objetos
Para obtener imágenes realistas
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Resumen - Resumen - TexturasTexturas
•Por qué usar texturas•Conceptos básicos•Mapeo y Tiling•Filtros y Mipmapping•Lightmaps y efectos.•Environment Mapping
![Page 39: Visualización Computacional II. Quienes somos? Profesor: Dr. Marcelo Javier Vénere: venerem@exa.unicen.edu.ar Ayudantes: Ing. Juan P. DAmato: jpdamato@exa.unicen.edu.ar.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051615/553250fc5503464e688b456c/html5/thumbnails/39.jpg)
Resumen - Resumen - SombrasSombras
•Fake shadows•Planar & Projective•Shadow Mapping•Shadow volumes
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TransparenciasTransparencias
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Refracción Refracción
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ReflexionesReflexiones
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Ray TracingRay Tracing
I = Ilocal + Ireflejada + Irefractada
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Sombras difusasSombras difusas
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RadiosityRadiosity
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Que falta tener en cuenta?Que falta tener en cuenta?
Para lograr realidad virtual
Matrix
Inmersión
Comportamientos realistas
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Efectos físicosEfectos físicos
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Efectos físicosEfectos físicos
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