Relleno de Los Polígonos
Color de relleno
Para elegir el color de los polígonos, basta con hacer una llamada a glColor entre la definición de cada polígono. Modificando el código que dibujaba dos triángulos como ejemplo este codigo:
glBegin(GL_TRIANGLES);
glVertex3f(0.0f,0.0f, 0.0f);
glVertex3f(2.0f,0.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f,1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f,1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-1.0f,0.0f, 0.0f);
glVertex3f(-3.0f,2.0f, 0.0f);
glVertex3f(-2.0f,0.0f, 0.0f);
Esta modificación provocará que el primer triángulo se ponga en rojo y el segundo en verde. La función glColor define el color de rellenado actual y lleva como parámetros los valores de las componentes RGB del color deseado y, opcionalmente, un cuarto parámetro con el valor alpha. Estos parámetros son flotantes y se mueven en el rango [0.0,1.0].
Modelo de sombreado
Es el método que utiliza OpenGL para rellenar de color los polígonos. Se especifica con la función glShadeModel. Si el parámetro es GL_FLAT, ogl rellenará los polígonos con el color activo en el momento que se definió el último parámetro; si es GL_SMOOTH, ogl rellenará el polígono interpolando los colores activos en la definición de cada vértice.
glShadeModel(GL_FLAT);
glShadeModel(GL_SMOOTH);
produciría una salida similar a la de la Ilustración 3.8, donde se aprecia claramente la interpolación de colores.
Clasicas:
Iluminacion local.
Luces que no son extensas, como las reales, sino inextensas, puntuales. Y, por añadidura, se relacionan con los objetos como mónadas aisladas, sin tener en cuenta la interacción entre ellos. Esto explica lo artificioso de muchas de las técnicas que se describirán más adelante y que buscan compensar estas limitaciones. Las dos técnicas principales son el trazado de rayos (ray tracing) y la radiosidad (radiosity)
Renderizado en Tiempo real
La idea fundamental del procesado en tiempo real es que todos los objetos deben ser descompuestos en polígonos. Estos polígonos serán descompuestos a su vez en triángulos. Cada triángulo será proyectado sobre la ventana bidimensional y rellenado con los colores adecuados para reflejar los efectos de la iluminación, texturas, etc. Una vez se han generado los triángulos, en la pipeline existen dos partes claramente diferenciadas: una primera etapa operaciones realizadas sobre cada uno de los vértices, y después de que éstos se proyecten sobre la ventana, entonces comienza una segunda fase de cálculos realizados para cada pixel cubierto por los triángulos.
Iluminación global.
Son sencillos y rápidos pero proporcionan imágenes muy simples, que no representan adecuadamente el modo en que la luz ilumina los objetos y los espacios. Esto no quiere decir que no sean útiles para un gran número de casos, y es muy importante calibrar adecuadamente que es lo que se necesita, pues puede muy bien ocurrir que un cálculo local proporcione imágenes relativamente esquemáticas pero más adecuadas para la representación de un proyecto.
Trazado de Rayos
El trazado de rayos computa la interacción de la luz desde un punto de vista determinado y es particularmente adecuado para superficies reflectantes. Puede utilizarse como propiedad específica de un determinado material.
Radiosidad
Está basado en principios generales que se pueden encontrar en un manual general sobre rendering. En el estadio inicial la escena consta de dos tipos de objetos: objetos que emiten luz y objetos que reciben luz. A partir de aquí, en una primera vuelta, se computa la luz que recibe cada objeto o, en una aproximación más exacta, cada parte de un objeto, según una subdivisión cuya densidad puede precisarse en sucesivas aproximaciones.
Casi todos los modelos de iluminación necesitan conocer la normal de cada superficie para calcular su color.
El primero, llamado método de Gouraud, efectúa una interpolación a partir de los colores calculados por los vértices del polígono, en los que se conoce la normal. El segundo llamado método de Pong, interpola la normal en el punto en estudio a partir de las normales en los vértices, calculando a continuación el color con la ayuda de esta normal según el modelo de iluminación elegido .
Cálculos de iluminación por pixel
Iluminación por fragmento (por pixel) puede ser elaborada en hardware de gráficos moderno como un proceso de post-rasterización por medio de un programa de shader.
Pixel Shader (PS) como un pequeño programa que procesa fragments (algo así como pixelscon más datos) y que se ejecuta en la GPU. Al crear un PS, se crea una función de procesado de fragmentos que manipula datos de fragmentos.
Frecuentemente necesitan datos del VS, llegando incluso a veces a ser “conducidos” por éste. Por ejemplo, para calcular una iluminación por pixel, el PS necesita la orientación del triángulo, la orientación del vector de luz y en algunos casos la orientación del vector de vista.
Alto Acabado
Sombreado Constante o plano. Un cálculo para todo el polígono. Obtenemos una intensidad que aplicamos a un conjunto de puntos de un objeto (p.ej. todo un triángulo). Aceleramos el proceso de síntesis. Correcto si se verifica: Fuente de luz en el infinito. Observador en el infinito.
Sombreado Constante ó Plano
Un cálculo para todo el polígono
Los tres vectores, l, n y v, pueden variar según se va entre puntos sobre una superficie.
• Para un polígono plano, n es constante.
• Si se asume un observador distante, v es constante sobre el polígono.
• Si la fuente de luz es distante, l es constante.
Si los tres vectores son constantes, entonces el cálculo de sombreado se lleva a cabo una sola vez para cada polígono, y se asignará la misma sombra a cada punto en el polígono.
Modelo de Reflexión Phong
El modelo de reflexión de Phong es eficiente y suficientemente aproximado a la realidad física para producir buenas imágenes, bajo una variedad de condiciones de luz y propiedades de materiales. Apoya los tres tipos de interacciones material-luz: ambiente, difusa y especular. Si se tiene un conjunto de fuentes puntos, con componentes independientes para cada uno de los tres colores primarios para cada uno de los tres tipos de interacciones material-luz.
Ray Tracing
En muchas formas, ray tracing es una extensión al enfoque de rendering con un modelo de iluminación local. Está basado en la observación previa que, de los rayos de luz saliendo de una fuente, los únicos que contribuyen a la imagen son aquellos que entran al lente de la cámara sintética y pasan por el centro de proyección.
Buffer de Profundidad.
El Z-Buffer se basa en que al generar la posición de un punto en la pantalla la computadora reserve una zona de memoria especial, llamada Z-Buffer, información relacionada con la profundidad del punto que ocupa en la escena representada. Cuando el ordenador representa un nuevo punto consulta el Z-Buffer del píxel que corresponde en pantalla. Si el valor que ya existe en el píxel es mayor que el que posee el nuevo punto, el sistema asume que este último es el visible y lo sustituye en la memoria del Z- Buffer.
Buffer Stencil.
Stencill Buffer es una memoria intermedia que analiza y actualiza píxeles (con sus operaciones) junto con “depth buffer” o buffer de profundidad. Añade planos de bits adicionales para cada píxel además de los bits de color y profundidad.
Stencil buffer es similar al buffer de profundidad en que los dos son colección de planos de bit que no se pueden mostrar. Del mismo modo que el buffer de profundidad asocia a cada píxel de la ventana un valor de profundidad, el stencil buffer asocia su propio valor a cada píxel mostrado.
Buffer de Acumulacion
Normalmente se usa un buffer de acumulación para unir las 2 imágenes
Fuentes de Luz
La luz puede dejar una superficie mediante dos procesos fundamentales:
- Emisión propia
- Reflexión
Normalmente se piensa en una fuente de luz como un objeto que emite luz solo mediante fuentes de energía internas, sin embargo, una fuente de luz, como un foco, puede reflejar alguna luz incidente a esta del ambiente. Este aspecto no será tomado en cuenta en los modelos más sencillos.
Fuentes de Luz Distantes
La mayoría de los cálculos de sombreado requieren la dirección de un punto sobre la superficie a la fuente de luz. Según se mueve a lo largo de la superficie, se debe recomputar este vector para calcular la intensidad en cada punto, una computación que es una parte significativa del cálculo del sombreado. Sin embargo, si la fuente de luz está lejos de la superficie, el vector no cambiará mucho según se mueve de un punto a otro, al igual que la luz del sol da en todos los objetos cercanos entre si con el mismo ángulo.
Fuentes de Color
Para la mayoría de las aplicaciones, se puede modelar fuentes de luz en base a tres componentes primarios, RGB, y puede usar cada uno de los tres colores fuentes para obtener el componente de color correspondiente que un observador humano vería.
Luz Ambiente
La luz ambiente ilumina por igual todas las zonas en sombra para simular el efecto de interacción entre objetos que hace que las partes en sombra de los objetos queden parcialmente iluminadas.
En algunos cuartos, las luces se diseñan y ubican para proveer iluminación uniforme en el cuarto. Tal iluminación se logra mediante fuentes grandes con difusores cuyo propósito es esparcir la luz en todas las direcciones. Se puede crear una simulación precisa de tal iluminación, modelando todas las fuentes distribuidas, y luego integrando la iluminación de estas fuentes en cada punto de una superficie reflectora. Hacer tal modelo y generar la escena sería un tarea formidable para un sistema gráfico, especialmente si se desea ejecución en tiempo real. De manera alternativa, se puede ver el efecto deseado de las fuentes: lograr un nivel de luz uniforme en el cuarto. Esta iluminación uniforme se llama luz ambiente. Si se sigue este segundo enfoque, se puede postular una intensidad ambiente en cada punto del ambiente. Por lo tanto, iluminación ambiente se caracteriza por una intensidad Ia, que es idéntica en cada punto de la escena.
Spotlights (direccionales)
Los spotlights se caracterizan por un rango delgado de ángulos por los cuales se emite luz. Se puede construir un spotlight sencillo de una fuente de punto limitando los ángulos de donde la luz de la fuente se puede ver. Se puede usar un cono cuyo ápice está en ps, apuntando en la dirección ls, y cuyo ancho está determinado por el ángulo θ.
Intensidad completa
La intensidad completa exclusivamente por efectos de iluminación es la siguiente:
La intensidad completa exclusivamente por efectos de iluminación es la siguiente:
