Unidad 4: relleno, iluminacion y sombreado

UNIDAD 4

RELLENO DE POLIGONOS

Polígono es una figura básica  dentro de las representaciones y tratamiento de imágenes bidimensionales 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.

En geometría, un polígono es una figura plana compuesta por una secuencia finita de segmentos rectos consecutivos que cierran una región en el plano. Estos segmentos son llamados lados, y los puntos en que se intersecan se llaman vértices.

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.

La tarea de rellenar a figuras primitivas puede ser dividida en dos partes: la decisión de cuáles pixeles se tienen que rellenar (que depende de la forma de la primitiva modificada por el recortado), y la decisión más sencilla de cuál valor rellenarlos.

Método de relleno de polígonos con color.

SCAN-LINE.

Fila a fila van trazando líneas de color entre aristas.

Para scan-line que cruce el polígono se busca en la intersección entre las líneas de barrido y las aristas del polígono.

Dichas intersecciones se ordenan y se rellenan a pares.

LÍNEA 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 intersecan 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.

RELLENO MEDIANTE UN PATRÓN.

Un patrón viene definido por el área rectangular en el que cada punto tiene determinado color o nivel de gris. Este patrón debe repetirse de modo periódico dentro de la región a rellenar. Para ello debemos establecer una relación entre los puntos del patrón y los pixeles de la figura. En definitiva debemos determinar la situación inicial del patrón respecto a la figura de tal forma que podamos establecer una correspondencia entre los pixeles interiores al polígono y los puntos del patrón.

COLOR HOMOGÉNEO

La palabra homogéneo procede del griego ὁμογενής, de dónde fue tomada por el bajo latín como “homogenĕus”, integrada por “homos” que designa lo que es igual o muy similar a otra cosa, y por “genos” que referencia un género o linaje; usada en ese sentido entre los griegos, pero que en el latín comienza a extenderse su aplicación, para designar tal como hoy la entendemos, a cualquier mezcla uniforme o a toda estructura física o ideal que presente características similares.

Lo homogéneo aparece como un todo uniforme, donde los elementos que lo componen se muestran indiferenciados, usándose en varios contextos:

La homogeneidad también puede predicarse del color: “Pintemos toda la vivienda de un color homogéneo para poder retocar los defectos con mayor facilidad, guardando un poco de pintura”, "Si quieres preparar un color diferente mezclando dos o más tonos, trta de revolver bien la pintura para que quede homogénea"; o de los estilos: “La casa de mi madre está toda decorada en estilo inglés de modo homogéneo”.

En el ámbito social y cultural, podemos hablar de una sociedad homogénea cuando no existen diferencias significativas de clase, de edad, de gustos, de ideas, etcétera, entre sus miembros. Ejemplos: “El sistema comunista propone una sociedad homogénea sin diferencias de clases” o “Los niños de este curso son homogéneos en cuanto a sus aptitudes e intereses”.

COLOR DEGRADADO

El Degradado es una técnica que está especialmente vinculado con el terreno del diseño gráfico y la maquetación, con todo lo que tiene que ver con la elaboración de imágenes o su modificación. Consiste en combinar dos colores de forma que uno va perdiendo intensidad a medida que el otro la va ganando, realizando una transición cromática suave que puede conseguir resultados muy impactantes.

Una técnica muy antigua, que se suele utilizar actualmente en aspectos como el diseño web, sobre todo para fondos, como también en la elaboración de imágenes, sobre todo las de carácter promocional. En los tiempos que corren, con el auge del Flat Design, es una buena forma de dar algo más de variedad a los entornos con algo de sutileza y siempre con estilo.

Un término muy conectado con el dibujo y la ilustración, que vuelve a estar sobre la palestra por su papel dentro también del sector digital. Cualquier grafista o diseñador ha tenido que trabajar alguna vez, o lo hará, con los degradados, de ahí que prácticamente cualquier programa relacionado con la ilustración o la edición de fotos cuente con una herramienta dedicada única y exclusivamente a ellos.

A pesar de lo útil y bueno que puede ser, combinar mal a la hora de hacer un degradado puede conseguir un efecto totalmente contrario al que se persigue. Es importante tener esto siempre en cuenta para actuar con cabeza a la hora de plantear diseños que requieran de esta técnica tan tradicional como efectiva.

MATERIAL Y TEXTURA

La palabra Material etimologicamente quiere decir " relativo a la materia" por lo tanto es una caracteristica de los objetos.

En el campo del modelado 3D el material funciona de una manera similar, es un recubrimiento a modo de capa que se le aplica a un objeto modelado, con el fin de hacerlo mas realista y asi poder comprender la naturaleza de dicho objeto.

En los programas de modelado 3D, es posible simular una gran cantidad de materiales, ya sean naturales o sinteticos:

Madera

Cemento

Metal

Vidrio

Ceramica

Polimeros

Capa Vegetal

Piedra

Pintura

La textura es una propiedad que se le da a un material, es la forma en que están entrelazadas las fibras de un tejido, lo cual produce una sensación táctil, o en el caso del modelado 3D una sensación visual, que toma el cerebro y la convierte, evocando así una sensación táctil.

Las texturas en un material generan sombras las cuales ayudan a dar la apariencia tridimencional, debido a la conversión que hace el cerebro.

MODELOS BASICOS DE ILUMINACION

Una escena de animación se ilumina mediante unas propiedades globales (Luz ambiente) así como por diferentes puntos de luz (Luz puntual) que emulan otros tantos tipos de “lámparas”. Los cálculos matemáticos que se realizan con estos parámetros, aplicados a la geometría que define la escena, se asocian con el concepto de “Modelos de iluminación“.

Phong, Lambert, Fressnell, Minnaert, Toon, Oren-Nayar, Toon etc son algunos de los nombres con los que normalmente se referencian algunos de los principales modelos de iluminación.

No es necesario entender los modelos en profundidad para su uso artístico en las herramientas de creación de imagen sintética, pero es recomendable un conocimiento básico que permita entender cómo se forman las imágenes para poder anticipar resultados en su aplicación.

TECNICAS 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.

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.

PHONG

Este método creado por Phong Bui Tuong también se conoce como esquema de interpolación de vector normal despliega toques de luz más reales sobre la superficie y reduce considerablemente el efecto de la banda de mach.

 El sombreado de Phong primero interpola los vectores normales en los puntos límite 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.