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#コンピュータグラフィックス　第９回　12/19

はい、コンピューターグラフィックスの９回目になります

まず
先週のレポート課題の解説の資料が古かったみたいなので、改訂版を再UPしました

それぞれの数値は画像の通り
Excelのサンプルも置いてあります
興味のある人は見ておいてください

第8回の方行きます
**出席１番でお願いします**

環境光が20％、全てのライトがあります
画像の通り

最初は四角形である
対角線を中心軸とするような形
幾何変換を利用して行う

2⃣番の面の真正面から光が当たっている
ヒントとしては書きました

そのあとライトは右斜め下からライトが当たって来る

図形の見え方は同じ
そおの3番と４番は何色でしょう？

２番目の説ん問は３、４番の色を書くのですが、殆どの人が同じ色という答えを書いた

その為今回は例年にない好成績でした
設問１
主にこれは色が混ざる時の色
細かいルールが設定されているので
大体、変な色にはならない

ライトの強度について解釈が起こっているので、解説する
設問２
常に1番と同じ同じルールで行ってください

ライトの話でいうと
平行光源と点光源の違いが理解できているか否かが大きな採点のポイントである

平行光源は減衰しない
その為、一定の強さを保つ

今回、めんどうなので点光源は出しませんでしたが
この場合は、点光源の減衰の計算をしなければならない

強度が強い点光源というのは、遠くまで届くようになっている
平行光源は、そのような事は無い

ライトと物体の関係で出てくる
環境光の平行光源と点光源は、全てバラバラ

足して１になるのがルール？

環境光だけは、別の考え方
360度、一定の角度において照らされるのを環境光と呼ばれる

拡散反射光が陰影を作るメインの要因になっている

最後の項の部分を意識している人は少なかった

平行光源と拡散反射光について

真正面を向いてみると最も明るい光となる
光の強さが線形で変化していく時、45度になる

環境光
今回は20％
全て四方八方から均一に照らされるもの
環境光だけ照らしていると陰影が付かない

白になるのではなく、まっ黄色になる
グレーになるという回答が多くあった

αは０～１の間の数値
環境光と拡散反射光の数値を勝手なルールで、それぞれ変えてはいけない

1番は光が当たらないので黒
右側は、黄色になる
環境光が入っているので１番は黒にはならない

よくない例はこのようなもの

これは典型的なものだが
下のものは光の色のみで、物体の色を言っていないので、明らかに間違え
上は２番次第
環境光等についての比率がそもそも違う

1と２番は矛盾した関係となっている
環境光＋拡散反射のルールであるのだから、上部のものも従わないといけない

一貫性が必要である

環境光は20％
残りの0.8を忘れているので、このような答えになりかねない

これが回答例
環境光が20％、拡散反射光が80％としている

強度として提示している
光の強度を定義している事もあるが
どちらも白なのでまとめて計算できる

あまり細かい事は言いませんが
環境光と反射光は8:2にならなければならない

纏めて計算するか、個々で計算するかの違いである

2番の方は、３番と４番……


物体色と光の強度と光色のかけ算になるのでどれか０だとぜんぶ０になる


ライトが正面になった場合は、光が45度で当たるので、0.5or0.7倍？して答えればよい。
考え方は、1番と同じで、255で打ち切るか、足して2で割るなどする

混ざり方を分配した場合は、
色の混ざる時に物体色＋環境光の影響と拡散反射光の影響で考える
環境光と拡散反射光の光の強度の配分か決まっているので、間違っている気もするが、細かいことはどうでもよくて、一貫性のあるルールの下で考えられていれば良いこととしている。なので、５点の点数を付けた人が多い。

光が当たったら、明るいと暗いの中間みたいな答えはダメ

中心が明るくて両端が暗くなる答えは誤答ですね。
今回は、RGBで答えてという制限をしていたのでこの答えは少なかったです。

ティーポットの図は各面に対して法線が定義されるので陰影がつく。


今回はテクスチャマッピングです。
非常に細かい模様や自然界の状況を再現するのは難しい。
画像を背景として、３Ｇモデルに貼り付けておく。

さきまでは環境マッピングでした

どちらもやっていることは同じであるが、
テクスチャマッピングは画像を張り付ける点で異なる。

イメージをテクスチャという。

テクスチャマッピングの例としては、ティーポットなど、、、

テクスチャマッピングの方法は、何かしらの形でイメージを面に張り付ける

実験は簡単にはできないが
前に物を置くと、円筒型の曲面に色が映っていますよね
そして、投影面が曲面だと文字がゆがんだりしますよね

プロジェクターがほぼ平行なので、、、


曲画像変換は地球の緯度・経度に対応させる
まっすぐに見てきれいに見える画像を貼り付けると歪んでしまう。
なので、球に張り付けた時にきれいに見えるように歪んだ画像を張り付ける

共通のやり方として、マッピングのための座標を用意してあげる。
それぞれの対応する点に色を張り付けるイメージ

今までの話と関連付けると、
三角形が投影面に投影されたと考えると、投影面での頂点の座標を決めて、色を決めてあげる
テクスチャが存在する場合、塗りつぶしのタイミングでテクスチャの画像からサンプリングして取り出して、貼り付ける

テクスチャのいろを塗りつぶしの時に、ベタベタになると思いますよね。
そうなると、もともと持っていた陰影を考慮しないといけない。でないと、ラスタライズのピクセル値とテクスチャの値がぶつかる。なので、なにかしらの演算が必要。

3年で詳しい演算の講義（ビジュアライゼーション）があるのでそこでやります。

テクスチャマッピングされるときには、正面の面をプログラミングすると凹凸を考慮しないといけない


しかし、テクスチャマッピングを使うと
四角形を２つ書くだけでよい
元々画像を埋めていく作業は通常で行うので
サイコロの目を書く時に帰化変化？やライティングの作業は２つ書くだけで良くなる

モデリングした面は三角形２面しかなくなる
この三角形のおおきさは
ライティングの際、座標変換を行う際に
テクスチャ画像は50＊50の画像であれば、そこにそのまま置いているだけなので

何色を拾ってくるかというのは、画像のサンプリング処理が必要
加えて補完処理も必要になる事も

線形補完や、バイヒューリク？

テクスチャメモリからＲＧＢ値を拾って行うこと

一番早いものはニアレスウェーバーというもの
今までやってきた処理を合わせるとこのようなものになる

最終形が右下のようなものになる

対応はＵＶマッピングで行う
投影変換された後、二次元になり、画像の大きさに合わせてピクセル変換を行う
ラスタライジングと呼ばれるもの

ティーポットは誤字

投影変換とか、その他諸々はテクスチャの解像度は関係ない

最後にラスタライジングの時のみに決めていく

ＣＧワールドと呼ばれるものを球に張り付けたりする

テクスチャをどうやって生成するのかというもの
これらが発達していない時は、スキャナーで取ったり～～
スライド読み上げ

実際にＣＧワールドというものをどうやって作るか
文字を書いてプリントすると陰影がついてしまうというもの
レフ版等で丁寧に撮影すれば、問題ないが、大抵の場合は変な陰影がついてしまう

これはＣＧの教科書に出てくるもので、バンプマッピング
このようなものを自分で行うこと自体はさほど大変ではない

ぼこぼこした画像を張り付けても良いが、陰影は画像の中にあるので、ライトを動かしても陰影が変化しない

これについては実際に見ないと分かりにくいかもｎしれないが
写真のようなもの
右端がバンプマッピング
真ん中や左は、写真として取ったもの

バンプマッピングの原理はこのようなもの
一つの面に上から平行光源が当たった際には
陰影が就かない

この時に、画素毎に法線を付けれれば

バンプマッピングを行うときは、画素毎に法線を引く
光のシェーリングの計算を行うもの

環境マッピングは
周囲に映り込むようなセットをすると、このようなものになる

これは具体的な環境マッピング方法
ボックス型もあり
六面


ソリッドテクスチャリング
これはCGの教科書に出てくるものだが
サーフェイスモデルとストリートモデルというものがあったと思いますが
スライスした際に、模様が出てくるか否かというものである

マインクラフトなんかはソリッドモデルと呼ばれるもの
白色で定義して、中にテクスチャを入れておく事で行う

コンピューターテクスチャリングの仕組みについて説明してきた
高速に処理するけど限界ある

トライアングルを一つ一つ処理していき、情報を整理していくもの
致命的な欠点としては、影等の処理が出来ないというものだ

影の屈折が何回行われるかまでは処理に時間がかかる

レイトレーシングもリアルタイムレンダリングの中に入っているのが現状

影はリアルタイムレンダリングでは難しいと言われているが、マルチパスレンダリングで出来る

右側は面光源

真下が一番黒くって、、、

リアルタイムでこういった影を落としこむことができる

屈折率が違うと、レンズのような模様が見えてくる

ラディオシティー
光の反射を計算する、レイトレーシングとは違い、ライトの置き場所を変えてあげる。
高度なライティング計算をするソフトは、裏側の面も光が当たる。
裏面は直接は当たらないが、周囲の光があたり計算できる。

先週の環境光は雑な考え方であった。

厳密にやると、





光の反射とか屈折を計算しないといけない。
空間をメッシュできって、空間をタイル状に切って、計算していく。
すると裏側にも光が当たることになる。
蛍光灯とかも実質下側しか照らさないが、天井が暗いってことないですよね。

現実に光が反射するのと同じように。とってもじかんがかかる

直接光だと多くの影ができる。相互反射を考えると、ほぼ真っ暗な部分は排除される。

フォトンマッピング
単語だけ覚えてくれればよい。興味があったら調べて

サブサーフェスキャッタリング法

コンピュータグラフィックスはリアルなものを作りたい。
そこで高度な計算やライティング方法が編み出された
まるで本物ののような映像も出てきた。

一方、非写実的なものも発展していった。

エッジだけが強調されている。

一番左がリアルタイムレンダリングの例
右の方はエッジを強調している
白で強調すると金属ぽくなる

球や円筒の場合厳密にはエッジがないが、投影すると塗りつぶす領域とそうではに部分ができてきてそこをエッジで強調する

立方体をリアルタイムレンダリングする
平行投影でみている図である
ワイヤーフレームにするとこんな感じ
透視投影した図？
塗りつぶしてあげる。今、環境光のみでのっぺりしているが、、、

視野角が広くなると、形は変わらず縮小される。
前方クリップ面にかかると図がカットされ、内部が見える
ビューボリュームの範囲外になると見えなくなる

またそのうち試験対策講義の際にじっくり見せますね～

今日のレポートのお話
単純です。計算しない。
条件はスライドの通り。
**講義で学んだ知識**を活かす

パワポにも擬似立方体あるけど投影法が異なるので、そこは意識してください
手描きで書いてくれていいよ！
サイコロの定義も任せます

説明を付け忘れないように


お疲れ様でした。

