ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 1/14
C
CC
C
C
CC
C
H
HH
H
H
HH
H
I
II
I
I
II
I
E
EE
E
E
EE
E
Á
ÁÁ
Á
Á
ÁÁ

N
G
GG
G
G
GG
G
V
VV
V
V
VV
V
A
AA
A
A
AA
A
Ø
ØØ
Ø
Ø
ØØ
Ø
T
TT
T
T
TT

O
Ù
ÙÙ
Ù
Ù
ÙÙ
Ù
N
NN
N
N
NN
N
G
GG
G
G
GG
G
I
II
I
I
II
I
L
LL
L
L
LL

N
A
AA
A
A
AA
A
T
TT
T
T
TT
T
I
II
I
I
II
I
O
OO
O
O
OO
O
N
NN
N
N
NN

H
A
AA
A
A
AA
A
D
DD
D
D
DD
D
I
II
I
I
II
I
N
NN
N
N
NN
N
G
GG
G
G
GG

u
m
m
i
i
n
n
a
a
t
t
i
i
o
o
n
n
S
S
h
h
a
a
d
d
i
i
n
n
g

n
g
g
t
t
r
r
o
o
n
n
g
g
C
C
o
o
m
m
p
p
u
u
t
t
e
e
r
r
g

h
t
t
s
s
o
o
u
u
r
r
c
c
e
e
(
(
L
L
S
S
)
)
• Các thuộc tính của nguồn sáng:
♦ Phổ phát sáng (màu sắc)
♦ Thuộc tính hình học (vò trí,
hướng)
♦ Độ suy giảm đònh hướng
• Nhìn thấy một vật thể = nhìn thấy ánh sáng đến từ các
bề mặt của vật thể.

n
a
a
t
t
i
i
o
o
n
n
• Mục đích:
♦ Mô hình trong máy tính để mô phỏng …
 Sự phát sáng tại các nguồn sáng
 Sự tán xạ tại các bề mặt
 Sự thu nhận tại camera (eye)
♦ Các điều mong đợi từ những mô hình này …
 Đúng đắn, chính xác
 Ngắn gọn, súc tích
 Hiệu quả trong tính toán
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 4/14
• Illumination gồm hai thành phần:
♦ Các nguồn sáng
♦ Đặc tính của các mặt trong cảnh
 Phổ phản chiếu (màu)
 Thuộc tính hình học (vò trí, hướng, cấu trúc vi mô)
 Độ hấp thu
• Một số giới hạn qui đònh bởi hầu hết các hệ đồ hoạ:
♦ Chỉ có direct illumination từ nguồn tự phát sáng đến các

x
u
u
n
n
g
g
q
q
u
u
a
a
n
n
h
h
(
(
A
A
m
m
b
b
i
i
e
e
n

o
à
à
n
n
s
s
a
a
ù
ù
n
n
g
g
đ
đ
ò
ò
n
n
h
h
h
h
ư
ư
ơ
ơ
ù

L
S
S
)
)
• Tất cả các tia sáng từ nguồn sáng đònh hướng đều ssong
nhau và không có tâm phát sáng (origin). Điều này có
nghóa nguồn sáng đặt ở vô cực (Mặt trời là một ví dụ).
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 6/14
• Hướng từ một bề mặt đến nguồn sáng là thông tin quan
trọng để tính ánh sáng phản chiếu từ mặt. Với một
nguồn sáng đònh hướng, hướng này là cố đònh cho mọi
đối tượng.
• Mỗi nguồn sáng thuộc loại này có màu xác đònh.
N
N
g
g
u
u
o
o
à
à
n
n
s
s
a

L
S
S
)
)
• Các tia sáng từ nguồn sáng điểm toả ra khắp nơi. Nhiều
nguồn sáng có thể xấp xỉ tốt bằng loại nguồn sáng này.
Bóng đèn tròn là một ví dụ.
• Hướng của các tia sáng sẽ thay đổi với các điểm khác
nhau trên bề mặt. Như vậy, ta phải tính vector chỉ
phương cho mỗi điểm:
lp
lp
d
H
H
H
H
H
−
−
=
• Trong đó k
c
, k
l
, k
q
là các hệ số suy giảm theo khoảng
cách d.

g
g
k
k
h
h
a
a
ù
ù
c
c
• Spotlight (đèn pha):
♦ là một nguồn sáng điểm nhưng ánh sáng tập trung theo
một hướng duy nhất (đền màu trong sân khấu).
♦ xác đònh bởi màu sắc, vò trí nguồn sáng, hướng và các
tham số khác đònh nghóa mức độ phủ sáng
• Nguồn sáng vùng (Area LS)
♦ Nguồn sáng vùng có dạng một vùng 2 chiều (thường là
polygon hay disk).
♦ Tạo ra các bóng dòu (soft shadow)
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 8/14
S
S
ư
ư
ï
ï
p

h
t
t
a
a
ù
ù
n
n
(
(
d
d
i
i
f
f
u
u
s
s
e
e
r
r
e
e
f
f
l

a
a
m
m
b
b
e
e
r
r
t
t
'
'
s
s
C
C
o
o
s
s
i
i
n
n
e
e
• Sự phản xạ khuyếch tán tuân theo luật Lambert's
Cosine.

à
d
d
i
i
f
f
u
u
s
s
e
e
r
r
e
e
f
f
l
l
e
e
c
c
t
t
i
i
o

x
a
a
ï
ï
g
g
ư
ư
ơ
ơ
n
n
g
g
(
(
s
s
p
p
e
e
c
c
u
u
l
l
a

u
u
a
a
ä
ä
t
t
S
S
n
n
e
e
l
l
l
l
'
'
s
s
• Sự phản xạ gương hoạt động tuân theo luật Snell. Luật
này được phát biểu như sau:
♦ Tia tới, tia phản xạ và normal của mặt nằm trong cùng
một mặt phẳng.
♦ Góc tới bằng góc phản xạ.
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 10/14
• Tuy nhiên, luật Snell chỉ đúng với phép phản xạ gương

a
a
t
t
i
i
o
o
n
n
• Một hàm thông dụng dùng để xác đònh lượng ánh sáng
trên được gọi là Phong Illumination model:
()
shiny
n
lightspecular
II
φ
cos=
• Ta thấy, cos(
φ
) cực đại khi
φ
= 0 và triệt tiêu khi
φ
= 90
0
.
n
shiny

a
a
d
d
i
i
n
n
g
g
• Ứng với mỗi polygon, tính một Illumination
• Phương pháp này rất phù hợp với các đối tượng đã được
chiếu sáng bởi các directional LS (ở vô cực).
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 12/14
G
G
o
o
u
u
r
r
a
a
u
u
d
d
S

g
g
S
S
h
h
a
a
d
d
i
i
n
n
g
g
• Mỗi điểm phải tính toán một lần.
• Tính giá trò xấp xỉ của normal tại mỗi điểm trên bề mặt
bằng phương pháp nội suy song tuyến tính từ normal tại
các góc.
• Nội suy song tuyến tính dọc theo scanline từ trên xuống:
ĐỒ HỌA MÁY TÍNH
Dương Anh Đức, Lê Đình Duy Chiếu sáng và tạo bóng 14/14