RELLENO, ILUMINACION Y SOMBREADO

                                                 4.1 RELLENO DE POLÍGONOS

Polígono es una figura básica dentro de las representaciones y tratamiento de imágenes bidimencionales y su utilización es muy interesante para modelar objetos del mundo real.

En un sentido amplio, se define como una región del espacio delimitada por un conjunto de lineas (aristas) y cuyo interior puede estar rellenado por un color o patrón dado.

   
CASOS DE RELLENO SEGÚN SU COMPLEJIDAD

  El caso más sencillo de relleno es el triángulo.

  Luego sigue el relleno de polígonos convexos de N-lados.

  Relleno de polígonos cóncavos

MÉTODO DE RELLENO DE POLÍGONOS CON COLOR

·                                              SCAN-LINE

·                                              INUNDACIÓN

·                                              FUERZA BRUTA

·                                              PATRÓN

SCAN-LINE

 Fila a fila van trazando lineas de color entre aristas.

·         para scan-line que cruce el polígono se busca en la intersección entre las lineas de barrido y las aristas del polígono.Dichas intersecciones se ordenan y se rellenan a pares.

LINEA DE BARRIDO

Es válido para polígonos cóncavos como convexos. Incluso para si el objeto tiene huecos interiores.

Funcionan en el trozo de líneas horizontales, denominadas líneas de barridos, que intersecan un número de veces, permitiendo a partir de ella identificar los puntos que se consideran interiores al polígono.

FUERZA BRUTA

·        Calcula una caja contenedora del objeto.

·        Hace un barrido interno de la caja para comprobar c/pixel este dentro del polígono.

·        Con polígonos simétricos basta con que hagamos un solo barrido en una sección y replicar los demás pixeles.

·        Requiere aritmética punto-flotante, esto lo hace preciso y costoso.

4.1.1 COLOR HOMOGENEO

Lo homogéneo aparece como un todo uniforme, donde los elementos que lo componen se muestran indiferenciados, usándose en varios contextos:

En Química, los compuestos, son combinaciones con perfecta homogeneidad en sus elementos. Esta homogeneidad designa la propiedad de los cuerpos de presentar iguales características tanto físicas como químicas en la totalidad de sus partes. Un ejemplo puede ser el agua, integrada por oxígeno e hidrógeno, totalmente indiferenciados ambos elementos en el compuesto que forman.

Cuando dos componentes se encuentran unidos en un sistema material pero sin unión química, por lo cual cada componente mantiene su identidad, se conforma lo que se conoce como mezcla, las que pueden ser homogéneas o heterogéneas. En las primeras los componentes a simple vista no pueden reconocerse en su individualidad. Pueden citarse como ejemplos de mezclas homogéneas las del agua con el jugo de limón, la de la leche con agua, o la del agua con el cloro.

La homogeneidad también puede predicarse del color: “Pintemos toda la vivienda de un color homogéneo para poder retocar los defectos con mayor facilidad, guardando un poco de pintura”, "Si quieres preparar un color diferente mezclando dos o más tonos, trta de revolver bien la pintura para que quede homogénea"; o de los estilos: “La casa de mi madre está toda decorada en estilo inglés de modo homogéneo”.

4.1.2 COLOR DEGRADADO

un degradado (o un gradiente de color) es un rango de colores ordenados linealmente con la intención de dar visualmente una transición suave y progresiva entre dos o más colores.1​La mayoría de programas informáticos de retoque fotográfico permiten realizar de forma sencilla degradados con los que rellenar formas y contornos.

En el software informático, los degradados se constituyen mediante una progresión de colores que operan en el espacio de color (RGB o CMYK habitualmente) desde el primero hasta el segundo, en los que se va reduciendo progresivamente el porcentaje del primer color y se va aumentando proporcionalmente en la misma medida el porcentaje del segundo color.

También es posible generar degradados en el canal alfa, lo que permiten una transición de un color sólido cualquiera a una transparencia.

DEGRADADO AXIAL

Un degradado de color axial (también conocido como degradado lineal) viene definido por dos puntos y un color en cada punto. El rango de colores a lo largo de la recta imaginaria que pasa por esos puntos se calcula usando interpolación lineal, extendiéndose por la línea.

En los programas informáticos de imagen digital, los colores se interpolan típicamente en un espacio de color RGB, a menudo usando comprensión gamma.

Los navegadores de internet modernos, así como las tecnologías CSS y SVG,2​ permiten generar en una página web degradados lineales automáticamente sin necesidad de recurrir a un software fotográfico

DEGRADADO RADIAL

Los colores intermedios son calculados mediante interpolación linear basándose en la distancia de dicho color al centro del círculo.

Las tecnologías web CSS y SVG más recientes también permiten generar automáticamente degradados radiales sin necesidad de utilizar programas de retoque fotográfico externos

4.1.3 MATERIAL Y TEXTURA

En realidad el diseño 3D no es más que la creación de vértices que forman caras y que después, de un modo u otro, se iluminarán de una forma artificial para conseguir la sensación de volumen. El complemento perfecto de un correcto modelado será una buena asignación de materiales y texturas. Sólo así conseguiremos que nuestra creación alcance una verdadera apariencia de tridimensionalidad obligando a esa luz virtual a reaccionar de forma distinta según el tipo de superficie a la que esté llegando. Tal y como si se tratara de la vida real conseguiremos una simulación de las cualidades superficiales de la materia (rugoso, satinado, mate... ) así como de sus cualidades pigmentarias (color).

Gracias a al tecnología interna del software podemos crear nuestras propias texturas, como madera o mármol, y también "pegar" imágenes sobre las mallas para conseguir texturas imposibles de lograr artificialmente (una imagen real en una televisión que aparece encendida, o un cuadro, en una diseño de interior).

4.2 MODELOS BÁSICOS DE ILUMINACION.

Entendemos por modelo de iluminación el cálculo de la intensidad de cada punto de la escena. 

En el cálculo de la intensidad de un punto intervienen: 

El tipo e intensidad de la fuente de luz 

El material del objeto 

La orientación del objeto con respecto a la luz 

El modelo más utilizado es el modelo de Phong. 

PROCESO DE ILUMINACIÓN....

Si un rayo de luz entra al ojo directamente de la fuente, se verá el color de la fuente.

Si un rayo de luz pega en una superficie que es visible al observador, el color visto se basará en la interacción entre la fuente y el material de la superficie: se verá el color de la luz reflejado de la superficie a los ojos. 

En término de gráfica por computadora, se reemplaza el observador por el plano de proyección, como se ve en la siguiente figura:

El recorte del plano de proyección y su mapeo a la pantalla significa un número particular de pixeles de despliegue. 

El color de la fuente de luz y las superficies determina el color de uno o mas pixeles en el frame buffer.

Se debe considerar solo aquellos rayos que dejan las fuentes y llegan al ojo del observador, el COP, después de pasar por el rectángulo de recorte.

Cuando la luz da en una superficie, parte se absorbe, y parte se refleja.

INTERACCIONES ENTRE LUZ Y MATERIALES.

Superficies especulares
Superficies Difusas
Superficies difusas perfectas
Superficies translucidas

MODELO DE ILUMINACIÓN PHONG.

Es un modelo empírico simplificado para iluminar puntos de una escena 

Los resultados son muy buenos en la mayoría de las escenas 

En este modelo, los objetos no emiten luz, sólo reflejan la luz que les llega de las fuentes de luz o reflejada de otros objetos 

El modelo usa cuatro vectores para calcular el color para un punto arbitrario p sobre la superficie. 

Si la superficie es curva, los cuatro vectores pueden cambiar según se mueve de punto a punto.

1.El vector n es la normal en p. 

2.El vector v tiene dirección de p al observador o COP. 

3.El vector l tiene dirección de una línea de p a un punto arbitrario sobre la superficie para una fuente de luz distribuida, o una fuente de luz de punto. 

4.El vector r tiene la dirección de un rayo perfectamente reflejado de l. La dirección de r está determinada por n y l.

4.3 TECNICAS DE SOMBREADO.

4.3.1 INTENSIDAD CONSTANTE....

En ciertas condiciones, un objeto con superficies planas puede sombrearse en forma realista utilizando intensidades de superficie constantes. en el caso donde una superficie se expone solamente a la luz ambiente y no se aplican diseños, texturas o sombras de superficie, el sombreado constante genera un a representación exacta de la superficie. 

Una superficie curva que se representa como un conjunto de superficies planas puede sombrearse con intensidades de superficie constante, si los planos se subdividen la superficie se hace lo suficientemente pequeños.

La siguiente figura muestra un objeto modelado con sombreado constante.

4.3.2 SOMBREADO DE GOURAUD...

Este esquema de interpolación de intensidad, creado por gouraud, elimina discontinuidades en intensidades entre planos adyacentes de la representación de una superficie variando en forma lineal la intensidad sobre cada plano de manera que lo valores de la intensidad concuerden en las fronteras del plano. en este método los valores de la intensidad a lo largo de cada línea de rastreo que atraviesan una superficie se interpolan a partir de las intensidades en los puntos de intersección de con la superficie.

La siguiente figura demuestra este esquema de interpolación.

El sombreado de phong primero interpola los vectores normales en los puntos limite de una línea de rastreo. puede hacerse mejoras a los modelos de sombreado de gouraud determinando la normal aproximada a la superficie en cada punto a lo largo de una línea de rastreo y calculando después la intensidad mediante el uso del vector normal aproximado en ese punto. 

4.3.3 SOMBREADO DE PHONG

  Este método creado por phong bui tuong también se conoce como esquema de interpolación de vector normal despliega toques de luz mas reales sobre la superficie y reduce considerablemente el efecto de la banda de mach.

El sombreado de phong primero interpola los vectores normales en los puntos limite de una línea de rastreo. Puede hacerse mejoras a los modelos de sombreado de gouraud determinando la normal aproximada a la superficie en cada punto a lo largo de una línea de rastreo y calculando después la intensidad mediante el uso del vector normal aproximado en ese punto. 

VIDEOS:

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