Bài giảng đồ họa : CHIẾU SÁNG VÀ TẠO BÓNG ILLUMINATION AND SHADING part 2 docx

ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 6/14
• Hướng từ một bề mặt đến nguồn sáng là thông tin quan
trọng để tính ánh sáng phản chiếu từ mặt. Với một
nguồn sáng đònh hướng, hướng này là cố đònh cho mọi
đối tượng.
• Mỗi nguồn sáng thuộc loại này có màu xác đònh.
N
N
g
g
u
u
o
o
à
à
n
n
s
s
a
a
ù
ù
n
n
g
g
đ
đ

i
i
e
e
å
å
m
m
(
(
P
P
o
o
i
i
n
n
t
t
L
L
S
S
)
)
• Các tia sáng từ nguồn sáng điểm toả ra khắp nơi. Nhiều
nguồn sáng có thể xấp xỉ tốt bằng loại nguồn sáng này.
Bóng đèn tròn là một ví dụ.
• Hướng của các tia sáng sẽ thay đổi với các điểm khác

nhau trên bề mặt. Như vậy, ta phải tính vector chỉ
phương cho mỗi điểm:
lp
lp
d
H
H
H
H
H
−
−
=
• Trong đó k
c
, k
l
, k
q
là các hệ số suy giảm theo khoảng
cách d.
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 7/14
C
C
a
a
ù
ù
c

c
n
n
g
g
u
u
o
o
à
à
n
n
s
s
a
a
ù
ù
n
n
g
g
k
k
h
h
a
a
ù

ù
c
c
• Spotlight (đèn pha):
♦ là một nguồn sáng điểm nhưng ánh sáng tập trung theo
một hướng duy nhất (đền màu trong sân khấu).
♦ xác đònh bởi màu sắc, vò trí nguồn sáng, hướng và các
tham số khác đònh nghóa mức độ phủ sáng
• Nguồn sáng vùng (Area LS)
♦ Nguồn sáng vùng có dạng một vùng 2 chiều (thường là
polygon hay disk).
♦ Tạo ra các bóng dòu (soft shadow)
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 8/14
S
S
ư
ư
ï
ï
p
p
h
h
a
a
û
û
n
n

x
x
a
a
ï
ï
k
k
h
h
u
u
y
y
e
e
á
á
c
c
h
h
t
t
a
a
ù
ù
n
n

(
(
d
d
i
i
f
f
u
u
s
s
e
e
r
r
e
e
f
f
l
l
e
e
c
c
t
t
i
i

o
o
n
n
)
)
• Giả sử bề mặt của vật thể hoàn toàn bằng phẳng. Ánh
sáng khuyếch tán từ bề mặt này theo mọi hướng sẽ như
nhau.
L
L
u
u
a
a
ä
ä
t
t
L
L
a
a
m
m
b
b
e
e
r

r
t
t
'
'
s
s
C
C
o
o
s
s
i
i
n
n
e
e
• Sự phản xạ khuyếch tán tuân theo luật Lambert's
Cosine.
• Luật Lambert's Cosine: năng lượng phản xạ khuyếch tán
tỉ lệ thuận với cos của góc tạo bởi tia sáng tới và normal
của bề mặt.
• Cường độ sáng có thể được tính theo công thức:
trong đó,
light
I
là cường độ sáng của ánh sáng tới, k
d

là
hệ số phản xạ (0 ≤ k
d
≤ 1).
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 9/14
V
V
í
í
d
d
u
u
ï
ï
v
v
e
e
à
à
d
d
i
i
f
f
u
u

s
s
e
e
r
r
e
e
f
f
l
l
e
e
c
c
t
t
i
i
o
o
n
n
• Ta chỉ cần xem xét các tia sáng có góc tới trong khoảng
từ 0
0
đến 90
0
vì khi góc lớn hơn 90

0
, năng lượng sẽ bằng
0 do vật thể cản trở. Sau đây là một số hình ảnh chiếu
sáng mặt cầu với các tia sáng khác nhau:
S
S
ư
ư
ï
ï
p
p
h
h
a
a
û
û
n
n
x
x
a
a
ï
ï
g
g
ư
ư

ơ
ơ
n
n
g
g
(
(
s
s
p
p
e
e
c
c
u
u
l
l
a
a
r
r
r
r
e
e
f
f

l
l
e
e
c
c
t
t
i
i
o
o
n
n
)
)
• Giả sử bề mặt của vật thể hoàn toàn bằng phẳng. Ánh
sáng khuyếch tán từ bề mặt này theo mọi hướng sẽ như
nhau.
L
L
u
u
a
a
ä
ä
t
t
S

S
n
n
e
e
l
l
l
l
'
'
s
s
• Sự phản xạ gương hoạt động tuân theo luật Snell. Luật
này được phát biểu như sau:
♦ Tia tới, tia phản xạ và normal của mặt nằm trong cùng
một mặt phẳng.
♦ Góc tới bằng góc phản xạ.
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 10/14
• Tuy nhiên, luật Snell chỉ đúng với phép phản xạ gương
lý tưởng, nghóa là bề mặt phải trơn, phẳng tuyệt đối.
Trong thực tế, sẽ có một chùm tia phản xạ tiệm cận hai
bên tia phản xạ lý tưởng (xem hình trên).
• Nói chung, ta có thể giả thiết phần lớn năng lượng tập
trung vào tia phản xạ lý tưởng. Càng xa tia này, lượng
ánh sáng phản xạ càng ít.
P
P
h

h
o
o
n
n
g
g
I
I
l
l
l
l
u
u
m
m
i
i
n
n
a
a
t
t
i
i
o
o
n

n
• Một hàm thông dụng dùng để xác đònh lượng ánh sáng
trên được gọi là Phong Illumination model:
()
shiny
n
lightspecular
II
φ
cos=
• Ta thấy, cos(
φ
) cực đại khi
φ
= 0 và triệt tiêu khi
φ
= 90
0
.
n
shiny
là hệ số trơn của bề mặt.