Aplicação da Técnica de Rastreamento Bidirecional à Síntese de Objetos Transparentes / Application of the bidirectional ray tracing method in rendering of the transparent objects

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

Este trabalho apresenta uma proposta de aplicação da técnica de ray-tracing bidirecional em ambientes esféricos, contendo fontes luminosas puntiformes. Trata-se de um trabalho que discorre no contexto da área de Síntese de Imagens Realísticas dentro da Computação Gráfica. O trabalho tem como principal contribuição a definição e o desenvolvimento de uma técnica para simular o fenômeno físico de refração da luz proveniente das fontes luminosas puntiformes da cena. A Síntese de Imagens Realísticas é uma das principais áreas de aplicação e pesquisa da Computação Gráfica. Uma imagem realística é uma imagem que incorpora os efeitos da luz que interage com objetos fisicamente reais. A dificuldade fundamental para a síntese de imagens realísticas se encontra na complexidade do mundo real, que apresenta uma infinidade de graduações de cores, texturas, reflexões, sombras, etc. Para a criação destas imagens realísticas, percorre-se um grande número de estágios, englobando métodos de modelagem, definição da posição de visualização, remoção de elementos ocultos, efeitos de reflexão e refração, e assim por diante. O trabalho está organizado da seguinte forma. Inicialmente, faz-se um estudo aprofundado da Óptica, área da Física que estuda o comportamento da luz no mundo real. A seguir, são apresentados algoritmos que simulam este comportamento da luz, enfatizando-se o algoritmo de rastreamento de raios (ray-tracing). Discute-se a seguir os principais problemas relacionados a simulação de objetos transparentes na Computação Gráfica. Então, uma proposta para a simulação em ambientes esféricos da refração da luz que provem diretamente das fontes luminosas puntiformes da cena a apresentada. Esta proposta baseia-se na utilização do algoritmo de rastreamento bidirecional de raios. O algoritmo apresentado é composto de duas fases. Na primeira etapa, são geradas as fontes secundarias de luz. Na segunda etapa, utiliza-se a informação obtida na primeira etapa para simular a refração da luz que provem diretamente das fontes luminosas da cena. As fontes secundarias de luz tem sua origem na utilização dos objetos esféricos transparentes como lentes esféricas convergentes. A fonte luminosa secundaria localiza-se no ponto imagem da lente, considerando-se como ponto objeto a fonte luminosa puntiforme original. A localização da fonte luminosa secundaria é obtida através da equação dos pontos conjugados. Também armazena-se uma informação relacionada com a área de atuação da fonte luminosa secundaria (angulo de espalhamento). 0 angulo de espalhamento é essencial para que, na segunda fase do algoritmo, seja possível identificar se o ponto atual é iluminado ou não pela fonte secundaria em questão. Finalizando, são geradas imagens tanto no protótipo implementado quanto em um algoritmo de ray-tracing convencional. Os resultados obtidos são comparados em nível de realismo e tempo de execução.

ASSUNTO(S)

computação gráfica realism ray tracing refraction refracao luminosa transparency bidirectional ray tracing

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