Ombreggiatura: Esplorazione dell'ombreggiatura delle immagini nella visione artificiale

Di Fouad Sabry

Che cos'è l'ombreggiatura

L'ombreggiatura si riferisce alla rappresentazione della percezione della profondità nei modelli o nelle illustrazioni 3D variando il livello di oscurità. L'ombreggiatura cerca di approssimare il comportamento locale della luce sulla superficie dell'oggetto e non deve essere confuso con le tecniche di aggiunta di ombre, come la mappatura delle ombre o i volumi delle ombre, che rientrano nel comportamento globale della luce.

Come trarrai vantaggio

(I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Ombreggiatura

Capitolo 2: Ombreggiatura Gouraud

Capitolo 3: Ombreggiatura Phong

Capitolo 4: Illuminazione per pixel

Capitolo 5: Modello di riflessione Blinn-Phong

Capitolo 6 : Illuminazione della grafica computerizzata

Capitolo 7: Shader

Capitolo 8: Vertex normale

Capitolo 9: Mappatura delle texture

Capitolo 10: Rendering (computer grafica)

(II) Rispondere alle principali domande del pubblico sull'ombreggiatura.

(III) Esempi reali dell'utilizzo dell'ombreggiatura in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che desiderano andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di ombreggiatura.

 

 

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 5 mag 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Ombreggiatura

L'ombreggiatura è la rappresentazione della percezione della profondità nei modelli 3D (nell'ambito della computer grafica 3D) o nei disegni (nell'ambito dell'arte visiva) regolando il livello di oscurità. L'ombreggiatura non deve essere confusa con le tecniche per la creazione di ombre, come la mappatura delle ombre o i volumi delle ombre, che rientrano nella categoria del comportamento globale della luce.

L'applicazione di supporti più densi o con una tonalità più profonda per le regioni più scure e meno densa o con una tonalità più chiara per le aree più chiare, è il metodo classico per l'ombreggiatura nel disegno. La creazione dell'aspetto della profondità sulla carta è aiutata da motivi chiari, come oggetti con parti chiare e scure.

Esistono numerose tecniche di ombreggiatura, tra cui il tratteggio incrociato, in cui una griglia di linee perpendicolari di diversa vicinanza viene utilizzata per ombreggiare un'area. Maggiore è la vicinanza delle linee, più scura appare la regione. Allo stesso modo, quando la distanza tra le linee aumenta, l'area appare più chiara.

L'ombreggiatura in polvere è una tecnica di ombreggiatura utilizzata negli schizzi. In questo approccio, un'immagine viene disegnata utilizzando polvere d'inciampo e ceppi di carta. Questo può essere colorato. La polvere di inciampo è liscia e priva di particelle riflettenti. Piccoli grani dovrebbero essere presenti sulla carta per garantire che la polvere rimanga sulla carta.

L'ombreggiatura in computer grafica è il processo di modifica del colore di un oggetto/superficie/poligono in una scena 3D in base all'angolo della superficie rispetto alle luci, alla sua distanza dalle luci, al suo angolo rispetto alla fotocamera e alle proprietà del materiale (ad esempio la funzione di distribuzione della riflettanza bidirezionale) per ottenere un effetto fotorealistico.

Durante il processo di rendering, un programma chiamato shader esegue l'ombreggiatura.

L'ombreggiatura modifica i colori delle facce in un modello 3D in base all'angolo della superficie rispetto a una o più sorgenti luminose.

Le facce della scatola sono renderizzate nella prima immagine, ma sono tutte della stessa tonalità. Inoltre, sono state visualizzate le linee dei bordi, rendendo l'immagine più visibile.

La seconda immagine raffigura il modello identico senza linee di bordo visibili. È difficile determinare dove finisce una faccia della scatola e ne inizia un'altra.

La terza immagine ha l'ombreggiatura abilitata, rendendo più realistica e più semplice la distinzione tra i volti.

Uno shader utilizza un modello di illuminazione per determinare la quantità di luce riflessa in punti specifici su una superficie durante il calcolo del colore di output. Diversi modelli di illuminazione possono essere abbinati a varie tecniche di ombreggiatura; Mentre l'illuminazione definisce la quantità di luce riflessa, l'ombreggiatura decide come queste informazioni vengono utilizzate per calcolare il risultato finale. Può, ad esempio, calcolare solo l'illuminazione in luoghi particolari e interpolare il resto. Lo shader può anche determinare il numero di sorgenti luminose da considerare, ecc.

Una sorgente di luce ambientale è una sorgente di luce omnidirezionale, a intensità costante e a colori costanti che illumina tutti gli oggetti in una scena in modo uniforme (è onnipresente). Durante il rendering, tutti gli oggetti della scena vengono illuminati con l'intensità e la tonalità specificate. Questo tipo di fonte di luce viene utilizzato principalmente per fornire una prospettiva rudimentale dei vari elementi della scena. Questo tipo di illuminazione è il più semplice da installare e simula il modo in cui la luce può essere diffusa o riflessa più volte, fornendo un effetto uniforme.

L'illuminazione ambientale e l'occlusione ambientale possono essere accoppiate per mostrare l'esposizione di ciascun punto della scena, che influisce sulla quantità di luce ambientale che può riflettere. In questo modo si crea un'illuminazione diffusa e non direzionale in tutta la scena, senza ombre distinte ma oscurando aree protette e confinate. L'effetto in genere assomiglia visivamente a una giornata nuvolosa.

La luce emana da un'unica sorgente e si diffonde in tutte le direzioni.

La luce emana da un unico punto e si diffonde in un cono, come un riflettore.

La sorgente di luce è una piccola regione su un singolo piano. (Un modello più realistico di una sorgente puntiforme di illuminazione.)

Una sorgente luminosa direzionale illumina tutte le cose allo stesso modo da una data direzione, paragonabile a una luce di area di dimensioni illimitate e distanza infinita dalla scena; C'è ombra, ma non è possibile alcun decadimento della distanza. Questo assomiglia al sole.

In teoria, due superfici parallele sono illuminate quasi allo stesso modo da una fonte di luce lontana e senza ostacoli come il sole. L'effetto di decadimento della distanza genera immagini con una maggiore ombra, che è realistica per le sorgenti luminose vicine.

L'immagine a sinistra manca di decadimento della distanza. Osserva che i colori sui lati anteriori di entrambe le scatole sono identici. Questa illusione ottica è generata dal bordo verticale sottostante dove le due facce si incontrano.

L'immagine a destra utilizza il decadimento della distanza. Osserva che la faccia anteriore della scatola