Luz ambiental: Corresponde
al modelo en el cual cada objeto se presenta con una intensidad intrínseca. Se
puede considerar este modelo, que no tiene una fuente de luz externa, como la
descripción de un mundo ligeramente irreal de objetos no reflejantes y
autoluminosos.
Un modelo de
iluminación se puede expresar con una ecuación de iluminación de variables
asociadas con el punto en el objeto que se sombrea. La ecuación de iluminación
que expresa este sencillo modelo es: I = Ki
Donde I es la
intensidad resultante y el coeficiente Ki es la intensidad intrínseca del
objeto.
En un lugar de
Autoluminosidad hay una fuente luminosa difusa no direccional, producto de
reflexiones múltiples de la luz en las superficies presente en el ambiente.
Esto se conoce como luz ambiental. Si suponemos que la luz ambiental afecta de
la misma forma a todas las superficies desde todas las direcciones, nuestra
ecuación se convierte en: I = Ia * Ka
Donde:
Ia; es la intensidad
de la luz ambiental (constante para todos los objetos); y,
Ka; es la cantidad de
luz ambiental reflejado por la superficie de un objeto, su valor está entre 0 y
1 y se conoce como el Coeficiente de Reflexión Ambiental. Este valor es una
propiedad material no una propiedad física.
Reflexión difusa:
En este caso se
requiere una fuente luminosa puntual cuyos rayos emanan uniformemente en todas
las direcciones a partir de un único punto. La brillantez de un objeto varia de
una parte a otra, dependiendo de la dirección y la distancia de éste con
respecto a la fuente luminosa.
Reflexión
Lambertiana:
Se trata de
superficies que aparecen con la misma brillantez desde todos los ángulos de
observaciones, pues reflejan la luz con igual intensidad en todas las
direcciones.
En segundo lugar, se
debe considerar la cantidad de luz que ve el observador. Las superficies
lambertianas tienen la propiedad de que la cantidad de luz que reflejan hacia
el observador en un área diferencial dA es directamente proporcional al coseno
del ángulo entre la dirección al observador y el vector normal N, esto es
independiente del material.
I = Ip * Kd
* cos φ = Ip * Kd
* (N • L),
N y L son vectores
normalizados, N normal a la superficie en el punto a calcular y L apuntando a
la fuente de luz.
Ip es la intensidad
de la fuente luminosa puntual.
Kd es el coeficiente
de reflexión difusa del material, el cual es una constante entre 0 y 1 y varía
de un material a otro.
El ángulo φ
debe estar entre 0º
y 90º para que tenga
efecto directo en el punto sombreado (superficie autocluyente).
Reflexión
especular:
La reflexión
especular se puede observar en cualquier superficie brillante.
En un espejo perfecto
α
= 0, sólo en la dirección del vector R se
puede ver la reflexión
de la luz (reflecto perfecto). En este caso el vector V representa la dirección del observador.
Modelo
de Phong:
Phong Bli-Tong
desarrolló un modelo de iluminación para reflectores imperfectos. El modelo
supone que la máxima reflectancia especular ocurre cuando α
es cero y decrece rápidamente
conforme aumenta α. Esta caída rápida se aproxima por
cosnα,
donde n es el exponente de reflexión especular del material.
La cantidad de luz
incidente que se refleja especularmente depende del ángulo de incidencia θ.
Si W(θ)
es la fracción
de luz reflejada especularmente, el Modelo de Phong queda:
I = Ia
* Ka + fatt * Ip * [Kd * cosθ +
W(θ) * cosnα]
Si se utilizan
vectores normalizados (R y V), si Ks, que corresponde al coeficiente de
reflexión especular del material, reemplaza a W(θ,
conservando su valor, el que varía entre 0 y 1, seleccionándolo empíricamente para
producir resultados atractivos y si, además, se consideran los componentes de
un modelo de colores (Odλ) de la luz difusa,
entonces el modelo de Phong queda:
Iλ =
Iaλ * Ka
* Odλ + fatt * Ipλ * [Kd
* Odλ * (N•L) + Ks * (R•V)n]
Donde:
Odλ Componente
difuso perteneciente a la longitud de onda λ.
Iaλ Componente
λ
de la iluminación
ambiental
Ipλ Componente λ de la iluminación puntual que produce
reflexión difusa y especular.
Fuentes
Luminosas Múltiples:
Si se
suman m fuentes luminosas, los términos de cada una de ellas deben
agregarse a la fórmula, quedando esta como:
Iλ =
Iaλ *
Ka * Odλ + Σ i=1,n (fatti *
Ipλi *
[Kd * Odλ * (N•Li )
+ Ks (Ri•V)n])
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