Renderização não fotorealista

(1)

Renderiza¸

c˜

ao n˜

ao fotorealista

INF1339 – Computa¸c˜ao Gr´afica Tridimensional

Waldemar Celes

celes@inf.puc-rio.br – sala 505 RDC

Tecgraf, DI/PUC-Rio

(2)

Non-photorealistic rendering

I Ilustra¸c˜ao t´ecnica

I Cartoon

I Arte

(3)

Renderiza¸c˜

ao de linhas

Renderiza¸c˜ao da malha

Problema: conflito no valor de z

I Rasteriza¸c˜ao de linhas 6= rasteriza¸c˜ao de pol´ıgonos

A

B

(4)

Renderiza¸c˜

ao de linhas

Renderiza¸c˜ao da malha

Problema: conflito no valor de z

I Rasteriza¸c˜ao de linhas 6= rasteriza¸c˜ao de pol´ıgonos

A

B

(5)

Renderiza¸c˜

ao de linhas

Uso de polygon offset

1. Desenha preenchimento com offset positivo

glPolygonOffset(1.0, 1.0); glEnable(GL POLYGON OFFSET FILL);

2. Desenha linhas sem offset

I Simples

I Exige duas passadas I Permite highlight I Pode falhar

(6)

Renderiza¸c˜

ao de linhas

Uso de polygon offset

1. Desenha preenchimento com offset positivo

glPolygonOffset(1.0, 1.0); glEnable(GL POLYGON OFFSET FILL);

2. Desenha linhas sem offset

I Simples

I Exige duas passadas I Permite highlight I Pode falhar

(7)

Renderiza¸c˜

ao de linhas

Uso do stencil buffer

I Para cada pol´ıgono

1. Renderiza linha marcando stencil

glStencilFunc(GL ALWAYS, 1, 1);

glStencilOp(GL KEEP, GL KEEP, GL REPLACE); glEnable(GL STENCIL TEST);

2. Renderiza preenchimento sem fragmentos marcados no stencil

glStencilFunc(GL NOTEQUAL, 1, 1); glStencilOp(GL KEEP, GL KEEP, GL KEEP); glEnable(GL STENCIL TEST);

I _{Baixo desempenho}

(8)

Renderiza¸c˜

ao de linhas

Uso do stencil buffer

I Para cada pol´ıgono

1. Renderiza linha marcando stencil

glStencilFunc(GL ALWAYS, 1, 1);

glStencilOp(GL KEEP, GL KEEP, GL REPLACE); glEnable(GL STENCIL TEST);

2. Renderiza preenchimento sem fragmentos marcados no stencil

glStencilFunc(GL NOTEQUAL, 1, 1); glStencilOp(GL KEEP, GL KEEP, GL KEEP); glEnable(GL STENCIL TEST);

I Baixo desempenho

(9)

Renderiza¸c˜

ao de linhas

Uso de textura 1D I Com multi-textura S 0.0 1.0 level n level n+1 level n+2 1st_unit 1.0 1.0 0.0 s 2nd_unit 1.0 0.0 1.0 s 3rd_unit 0.0 1.0 1.0 s

(10)

Renderiza¸c˜

ao de linhas

Uso de textura 1D I Com multi-textura S 0.0 1.0 level n level n+1 level n+2 1st_unit 1.0 1.0 0.0 s 2nd_unit 1.0 0.0 1.0 s 3rd_unit 0.0 1.0 1.0 s

(11)

Hidden line

Algoritmo

1. Marca z-buffer com preenchimento

I Com polygon offset I Sem afetar color buffer

2. Renderiza linhas

(12)

Hidden line

Algoritmo

2. Renderiza linhas

(13)

Hidden line

Algoritmo

2. Renderiza linhas vis´ıveis I Com z-test ligado

3. Renderiza linhas n˜ao vis´ıveis I Com z-test not equal

(14)

Hidden line

Algoritmo

2. Renderiza linhas vis´ıveis I Com z-test ligado

3. Renderiza linhas n˜ao vis´ıveis I Com z-test not equal

(15)

Haloing

Algoritmo

1. Marca z-buffer com linha grossa

2. Renderiza linhas

I Com z-test ligado

Linhas mais grossas podem ocultar linhas vis´ıveis perto dos corners I Uma solu¸c˜ao ´e encurtar as linhas grossas

(16)

Haloing

Algoritmo

2. Renderiza linhas

I Com z-test ligado

Linhas mais grossas podem ocultar linhas vis´ıveis perto dos corners I Uma solu¸c˜ao ´e encurtar as linhas grossas

(17)

Haloing

Algoritmo

2. Renderiza linhas

(18)

Toon shading

Caracter´ısticas

I Ilumina¸c˜ao difusa com poucos tons

I Ilumina¸c˜ao especular, em geral, com um tom

I Arestas desenhadas em preto

(19)

Toon shading

Ilumina¸c˜ao difusa com poucos tons

Uso de textura 1D

I Filtro de textura para nearest

s s = f (l · n)

Para evitar aliasing

I Filtro de textura para linear

(20)

Toon shading

Uso de textura 1D

s s = f (l · n)

(21)

Toon shading

Uso de textura 1D

s s = f (l · n)

(22)

Toon shading

Ilumina¸c˜ao especular com um tom

Uso de textura 1D

(23)

Toon shading

Ilumina¸c˜ao especular com um tom

Uso de textura 1D

(24)

Toon shading

Renderiza¸c˜ao das arestas em preto

I Identificar arestas em pr´e-processamento

I Para cada aresta

(adjacente a dois triˆangulos) cos−1(n0· n1) > 60o

(25)

Toon shading

Renderiza¸c˜ao das arestas em preto

I Identificar arestas em pr´e-processamento

I Para cada aresta

(adjacente a dois triˆangulos) cos−1(n0· n1) > 60o

(26)

Toon shading

Renderiza¸c˜ao da silhueta

M´etodos

I Processamento no espa¸co do objeto

I Para cada aresta, em cada quadro

I Arestas que tem triˆangulos adjacentes: front & back

I Renderiza¸c˜ao direta com textura

(27)

Toon shading

M´etodos

(28)

Toon shading

M´etodos

(29)

Toon shading

Renderiza¸c˜ao direta da silhueta com textura

I Uso de sphere mapping

(30)

Toon shading

Renderiza¸c˜ao direta da silhueta com textura

(31)

Toon shading

Renderiza¸c˜ao direta da silhueta com back face

1. Desenha front faces

2. Desenha silhueta

I Alternativa 1: Desenha arestas das back faces em preto I Com uso de polygon offset

I Pode variar espessura

I Alternativa 2: Desenha back faces em preto I Valor do offset controla espessura da silhueta

(32)

Toon shading

2. Desenha silhueta

(33)

Toon shading

2. Desenha silhueta