Unidad 4

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 líneas (aristas) y cuyo interior puede estar rellenado por un color o patrón dado.

CASOS DE RELLENO SEGÚN SU COMPLEJIDAD

El caso mas sencillo de relleno es el triangulo.

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 intersectan un número de veces, permitiendo a partir de ella identificar los puntos que se consideran interiores al polígono.

INUNDACIÓN

Empieza en un interior y pinta hasta encontrar la frontera del objeto.

Partimos de un punto inicial (x,y), un color de relleno y un color de frontera.

El algoritmo va testeando los píxeles vecinos a los ya pintados, viendo si son frontera o no.

No solo sirven para polígonos, sino para cualquier área curva para cualquier imagen AE se usan los programas de dibujo.

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.

4.2 modelos básicos de iluminación

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

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.

El vector n es la normal en p.

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

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.

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

El modelo Phong 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; entonces, se puede describir la matriz de iluminación para una fuente de luz i para cada punto p sobre una superficie, mediante:

La primera fila contiene las intensidades ambiente para rojo, verde y azul para la fuente i.

La segunda fila contiene los términos difusos.

La tercera fila contiene los términos especulares. (Aún no se ha aplicado ninguna atenuación por la distancia.)

4.3 técnicas de sombreado

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.

Con este método, la intensidad se calcula en un punto interior de cada plano y toda la superficie se sombrea con la intensidad calculada. Cuando la orientación entre planos adyacentes cambia en forma abrupta, la diferencia en intensidades de superficie puede producir un efectos áspero o irreal. Podemos alisar las discontinuidades de intensidad sobre cada superficie de acuerdo con algún esquema de interpolación.

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.

Este proceso se repite con cada línea que pasa por el polígono. En este método de interpolación primero deben aproximarse las normales a la superficie en cada vértice de un polígono. Esto se logra promediando las normales a la superficie para cada polígono que contiene el punto de vértice, como se muestra en la siguiente figura. Estos vectores normales de los vértices se utilizan entonces en el modelo de sombreado para generar los valores de intensidad de los vértices.

Un ejemplo de un objeto de sombreado con el método de Gouraud.

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

Aprecia la franja obscura que aparece justo a la derecha del gradiente, y la franja blanca que aparece justo a la izquierda de éste.

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. 

CONCLUSIONES:

Los métodos de relleno de polígonos son muy útiles, para dar color a nuestras figuras, existen diferentes métodos y cada uno con un propósito especifico que nos ayudan es nuestras tareas, pero no todos funcionan de la misma manera por lo cual no todos nos sirven para colorear el mismo tipo de figuras ni con la misma precisión, es importante conocerlos para saber cuál elegir al querer darle color a alguna de nuestras imágenes, o en el caso de utilizar un software especializado con el cual ya no tengamos que preocuparnos más que por escoger el color, almenas saber cómo es que funciona internamente y todo el proceso necesario para poder colorear una figura.

Bibliografía:

http://lucia-barron-graficacion.blogspot.mx/2012/05/unidad-iv-iluminacion-y-sombreado.html

http://graficacion-suirot18.blogspot.mx/search/label/Unidad%204