Trabajo Práctico 6: Iluminación y Sombreado

1er Cuatrimestre 2012
Computación Gráfica
Trabajo Práctico 5: Iluminación y Sombreado
Luces y Modelo de Iluminación
1. En teoría se vieron distintos modelos de fuentes de luz.
a. ¿Cuáles pueden modelarse en OpenGL?
b. ¿Cuáles son los parámetros que pueden setearse para cada uno de estos tipos de fuentes
de luz?
2. Describa cuánto cambia la contribución de las distintas luces para distintos puntos sobre una
cara cuando:
a. El observador está muy lejos de la cara
b. El observador está cerca de la cara
3. Cuando se usa el modelo de Phong, el producto escalar R • V debe recalcularse en cada
punto de la superficie. Una buena aproximación la constituye el vector h  ( L  V ) L  V .
El ángulo entre este vector y la normal a la superficie es el ángulo . Verifique que, cuando
L, N y R están en el mismo plano que V se satisface que 2=.
Si reemplazamos R • V con N • h evitamos el cálculo de R. Éste es el modelo de BlinnPhong o modelo de Phong simplificado.
i. Describa la diferencia en apariencia que esperaría entre el modelo de iluminación de
Phong y el de Blinn-Phong.
ii. ¿Siempre se justifica usar el modelo de Blinn-Phong? ¿Por qué?
4. Teniendo en cuenta que las luces pasan a través de la matriz de ModelView, escriba el
segmento de código correspondiente para que, dada una luz:
a. Se mueva independientemente de la cámara:
i. Permanece fija, mientras se mueve un objeto de la escena.
ii. Se mueve la luz mientras los objetos de la escena permanecen fijos.
iii. Se mueve la escena iluminada.
b. Se mueva con la cámara
5. Oren y Nayar definieron un método de iluminación que mejora el modelo Lambertiano de
iluminación difusa. Escriba un programa que implemente este método, en el que el
coeficiente de rugosidad del material σ se pueda modificar interactivamente. El término
difuso de la ecuación de iluminación que deberá usar es el siguiente:
f at * I p * kd * ( L  N ) *
Donde σ: coeficiente de rugosidad de la superficie, α: max(θi ,θr ); β: min(θi ,θr )
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Computación Gráfica
Materiales
6. Si con el modelo de Phong decimos que el color de un objeto es 30% rojo, 45% verde y 25%
azul, ¿cómo setearía los coeficientes de reflexión difusa y especular del mismo?
7. Si un objeto tiene coeficientes de reflexión difusa y ambiente de (0.8, 0.2, 0.1) se ve
prácticamente rojo cuando se ilumina con luz blanca. Si se ilumina con una luz verde, ¿cuál
es el color de la luz reflejada por el objeto?
8. Dados los coeficientes ambiente, especular y difuso tanto de una fuente luminosa como de
un objeto, ¿de qué color es el brillo especular de acuerdo al modelo de Phong? ¿Cómo
deberían inicializarse los coeficientes ambiente, especular y difuso del objeto para que
tengan esta característica?
9. Muestre, mediante el cenicero que dibujó en el TP 4 (ashtray.obj) y una interfaz adecuada,
las variaciones de los coeficientes de material que se muestran a continuación
Fig 1
10. a Para cada uno de los métodos de iluminación vistos en clase y el método del ej. 5,
identifique cuáles son los factores que caracterizan el material.
b ¿Qué método considera más conveniente para iluminar objetos de:
i. Terracota, piedra
ii. Plásticos.
iii. Metales.
Justifique su elección.
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Computación Gráfica
Sombreado
11. Desea aplicar sombreado sobre la base de la mesa que
modeló como una red poligonal, como la de la Fig 3.
V12
V13
V38
Fig 2
a. ¿Qué ocurre cuando aplica el sombrado plano?
b. ¿Qué ocurre cuando sombrea con el método de
Gouraud?
n2
6
c. ¿Qué consideraciones deben hacerse con respecto
a la elección de las normales a los vértices?
V3
V2
d. ¿Qué debe modificarse en la estructura para que
V25
n0
aparezca redondeada?
Observe que deben
redondearse los contactos entre determinadas caras pero no entre todas.
V1
V
0
n
3
n
2
n
1
e. Implemente la solución para que la mesa –base y tapa- se aproxime lo más posible
al modelo original.
12. Escriba un programa que permita sombrear un modelo poligonal mediante:
a. El método de Gouraud
b. El método de Phong
Para ambos métodos de sombreado utilice el método de iluminación de :
a. Blinn-Phong
b.
Cook-Torrance
Indique las diferencias que hay entre un programa de vértices y uno de fragmentos.
13. Escriba un programa que muestre el cenicero, de un determinado material e iluminado con
una fuente de luz y. Su programa debe permitir que, interactivamente, se puedan posicionar
una o más fuentes de luz y modificar sus propiedades. Además, se deben poder alterar las
propiedades del material del mismo. Las características de los materiales deben ser
familiares tales como varios metales y plásticos.
14. Se desea disponer de una aplicación en la que a los objetos se le resaltan los bordes en color
negro. Además, el objeto se coloreará sólo en otros dos colores adicionales: rojo y amarillo.
Usted deberá elegir uno de estos dos colores basándose en la orientación de la superficie con
respecto a la fuente de luz. Recuerde que puede saber cuándo se está en presencia de un
borde observando el vector normal y el del ojo.
Escriba los programas de vértices y de fragmentos necesarios para que el objeto se vea
sombreado como en cada uno de los dos casos mostrados en la Figura 4.
Fig.3 (a)
Fig.3 (b)
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V2
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