P1C4 - Modèle d'illumination locale

Question 1

Modèle HSV

Answer 1

Teinte (degré), saturation, valeur (“diamant”)

Question 2

OpenGL

Answer 2

glutInitDisplayMode(GLUT_RGB)

glColor3f(.9,.5,.1)

Question 3

éclairage / illumination

Answer 3

transport de la lumière dans la scène (Phong)

Question 4

ombrage (shading)

Answer 4

considère les valeurs de l’illumination en des points d’une surface et interpole ces valeurs d’après le modèle d’ombrage (flat, Gouraud, Phong)

Question 5

illumination locale/globale

Answer 5

• ne considère que les interactions sources-objets

- considère en plus les interactions objets-objets, forte réflexion spéculaire (effet miroir)

Question 6

Phénomènes objet-lumière

Answer 6

absorption, réflexion (ambiante, diffuse, spéculaire), réfraction, émission (non traité)

Question 7

types de sources lumineuses

Answer 7

• ambiante
• directionnelle (supposé à l’infini, intensité selon distance)
• ponctuelle (point précis, direction dépend du point considéré, dépend de la distance)

Question 8

Lumière ambiante

Answer 8

pour chaque objet, 0≤ka≤1, I=Ia.ka (Ia intensité de la source, ka constante de réflexion ambiante, I intensité du pixel)

Question 9

Réflexion diffuse

Answer 9

Loi de Lambert, intensité proportionnelle au cosinus entre la normale et la direction de la source lumineuse.
I=Ip.kd.max(N.L), avec max(N.L) = max(0,cos⍺) si N, L normalisés N normale, kd constante selon matériau (mat)
Les intensités s’additionnent !
Facteur d’atténuation : fatt.Ip.kd(N.L)

Question 10

Réflexion spéculaire

Answer 10

Prend en compte la position de l’observateur (highlight), surface métallique/brillante. Proportionnel à l’angle entre réflexion et observateur. (R=2N(N.L)-L) n: éclat
I = Ip.kd.max(R.V)^n avec max(R.V) = max(0,cos⍺) si R, V normalisés
ks coefficient de réflexion spéculaire
Facteur d’atténuation fatt.Ip.kd.max(R.V)^n

Question 11

Facteur d’atténuation

Answer 11

Pour réflexions diffuse et spéculaire,
fatt = 1/d² (bof)
fatt = min(1/(C1+C2d+C3d²), 1)
fatt = 1/(d0+d) prise en compte de la position de l’observateur (d0 distance objet-observateur)

Question 12

Modèle de Phong

Answer 12

I = Ia.ka + fatt.Ip(kd(N.L) + ks(R.V)^n)
I = Ia.ka + ∑j fattj.Ipj(kd(N.Lj) + ks(Rj.V)^n)
matière : ka, fatt, kd, ks, V, n
géométrie : fatt, N, L, R, V
source : Ia, fatt, Ip, L, R
vecteurs RGB : Ia, Ip, ka, kd

Question 13

Méthodes d’ombrage

Answer 13

méthode du flat
méthode de Gouraud
méthode de Phong

Question 14

Méthode du flat (ombrage)

Answer 14

ombrage constant pour la facette (calcul en un point), ok si lumière directionnelle et projection parallèle.

Question 15

Méthode de Gouraud (ombrage)

Answer 15

calcul d’intensité pour chaque sommet et interpolation linéaire. Avec lissage : moyenne des normales.

Question 16

Méthode de Phong (ombrage)

Answer 16

Interpolation linéaire des normales puis calcul de l’intensité en tout point. Avec lissage : moyenne des normales pour chaque sommet.

Question 17

openGL

Answer 17

gleanable(GL_LIGHTING);
glShadeModel(GL_FLAT); //constant
glShadeModel(GL_SMOOTH); //gouraud
glLightModel(GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER, GL_TRUE)
glLightfv(source[4], GL_POSITION, v[4])
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_SPECULAR, v[4])

Question 18

Effet de transparence non réfractive linéaire

Answer 18

Interpolation linéaire (Newell Sancha) : I=(1-k1)I1 + k1.I2
(I1 intensité polygone 1, k1 transparence 0->opaque)
/!\ Incompatible z-buffer

Question 19

Effet de transparence non réfractive non linéaire

Answer 19

Modèle de Kay, prend en compte l’épaisseur de la matière, transparence selon la normale.
k1 = kmin + (kmax-kmin)(1-(1-N.Z)^p)
p: exposant caractéristique de la transparence
kmin kmax valeurs de transparence
N normale à la surface
/!\ Incompatible z-buffer

Question 20

Transparence avec z-buffer

Answer 20

2 passages, 2 tampons (1 pour objets transparents)
- premier passage :
pour tout polygone, si transparent stocker dans une liste, si opaque appliquer algo z-buffer
- second passage :
pour chaque polygone transparent, regarder altitude et comparer à buffer, si z>buffer alors :
> A-buffer : ajouter son facteur de transparence kc dans le tampon knew = f(kold, kc), calculer Inew=koldIold + kcIc
- combiner les deux tampons

Question 21

Transparence réfractive

Answer 21

η1.sinΘi = η2.sinΘt, indices de réfraction, rayon incident et rayon transmis. (L incident côté observateur η1, T transmis, N normale côté η1, T=sinΘt.M-cosΘt.N)
T = [ηr(N.L)-√(1-ηr²(1-(N.L)²)].N-ηrL avec ηr=η1/η2

Question 22

Transparence OpenGL

Answer 22

glColor4f(0,0,1.0,1.0,0.75);
fonctions de combinaison (mélange) :
glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA); // sinon pas de transparence
glBlendEquation(GL_FUNC_ADD);
(permet anti-aliasing)

Question 23

Ombres propres

Answer 23

intégrées au model de Phong

Question 24

Ombres portées

Answer 24

intégrables à Phong : (ajout de Sj)
I = Ia.ka + ∑j Sj fattj.Ipj(kd(N.Lj) + ks(Rj.V)^n)
Sj = 0 si la lumière n’atteint pas le point
Sj = 1 sinon

Question 25

Ombre algorithmes

Answer 25

• algorithme scan-line : projection sur les polygones, créations de polygones d’ombre
• algorithme de calcul d’ombres en 2 passages
  >Weiler Atherton nécessite découpage de polygone
  >z-buffer nécessite mémoire, doit être optimisé beaucoup de transformations et calcul de pixel non visible
• volumes d’ombre
• calcul de la pénombre (ombres additives)