Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Mô hình kt hp phan xa ánh sáng và huynh quang

3 Mô hình kt hp phan xa ánh sáng và huynh quang

Tải bản đầy đủ - 0trang

2. Cơ sở lý thuyết



thể hiện bằng kết hợp tuyến tính sau:



P (λ0 , λi ) = PR (λ0 , λi ) + PF (λ0 , λi )



(2.1)



trong đó PR (λ0 , λi ), PF (λ0 , λi ) lần lượt là thành phần phản xạ và thành phần huỳnh

quang được tính tốn từ thơng tin về mặt vật lý của bề mặt và cường độ ánh sáng I tại

bước sóng λ0 .

Như đã nói ở trên, trong hiện tượng phản xạ ánh sáng phát ra có bước sóng bằng

với ánh sáng chiếu tới, do đó thành phần phản xạ sẽ được mơ hình như sau:



PR (λ0 , λi ) = R(λ0 )I(λi )δ(λ0 − λi )



(2.2)



trong đó R(λ0 ) là cường độ ánh sáng phản xạ tại bước sóng λ0 , I(λi ) là cường độ

nguồn sáng tại bước sóng λi . δ(·) là một hàm impulse với δ(1) = 1 và δ(x) = 0 nếu

x = 0.



Để mô hình thành phần phản xạ, cần có hai hàm số khác nhau để biểu diễn ánh

sáng kích thích như thế nào và ánh sáng phát ra là gì:



PF (λ0 , λi ) = Em(λ0 )Ex(λi )I(λi )



(2.3)



trong đó Em(λ0 ), Ex(λi ), I(λi ) lần lượt là cường độ ánh sáng phát xạ, cường độ ánh

sáng kích thích, cường độ nguồn sáng tại các bước sóng. Hình 2.3 là quang phổ kích

thích và quang phổ phát xạ của một chất huỳnh quang trong vùng ánh sáng nhìn thấy.



17



2. Cơ sở lý thuyết



Hình 2.3: Quang phổ kích thích và quang phổ phát xạ[2]



Các phương trình trên mơ tả cho thành phần phản xạ và huỳnh quang trong trường

hợp ánh sáng chiếu tới là một khoảng bước sóng hẹp. Nếu ánh sáng chiếu tới là một

khoảng bước sóng rộng thì ánh sáng phát xạ tại bước sóng λ0 được tính bằng tổng các

ánh sáng phát xạ tại các bước sóng λi .



P (λ0 ) =



P (λ0 , λi )dλi = R(λ0 )I(λ0 ) + Em(λ0 )



Ex(λi )I(λi )dλi



(2.4)



Theo Zhang và Sato [39] với nguồn sáng khơng thay đổi thì trong phương trình 2.4

Em(λ0 )



Ex(λi )I(λi )dλi là một hằng số, không phụ thuộc vào bước sóng quan sát



λ0 .



18



2. Cơ sở lý thuyết



2.4



Chuyển đổi từ quang phổ sang hệ màu RGB



Để xây dựng hệ màu cần hiểu biết về cách cảm nhận màu sắc của mắt người. Mắt

người chứa hai loại tế bào để cảm nhận về màu sắc và ánh sáng là tế bào nón và tế

bào que. Với tầm nhìn bình thường có 3 loại tế bào hình nón cảm giác ánh sáng, có độ

nhạy với khoảng bước sóng đạt cực đại từ ngắn đến dài lần lượt là S (420 - 440nm), M

(530 - 540nm) và L (560 - 580nm). Những tế bào này tạo nên sự nhận thức màu của

con người trong điều kiện ánh sáng có độ sáng trung bình và cao. Trong ánh sáng mờ

tối và độ sáng thấp thì tế bào que sẽ có hiệu lực. Vào năm 1931 tổ chức International

Commission on Illumination (CIE) đã đưa ra 3 giá trị chuẩn X, Y, Z tương ứng với

3 loại tế bào của tế bào nón và 3 hàm tương ứng x, y, z gọi là hàm kết hợp màu sắc

(color-matching functions) như ở hình 2.4. Trong đó Y tương ứng là độ chói sáng mà

mắt người cảm nhận được, Z là cảm nhận về màu xanh và X là kết hợp tuyến tính của

các đường cong hình nón có giá trị khơng âm.



Hình 2.4: Các hàm kết hợp màu sắc theo bước sóng [3]



Để chuyển đổi quang phổ sang giá trị R, G, B cần thực 2 bước: chuyển đổi quang

phổ thành các giá trị X, Y, Z bằng cách sử dụng các hàm x, y, z; sau đó chuyển đổi

19



2. Cơ sở lý thuyết



các giá trị X, Y, Z sang các giá trị R, G, B tuỳ theo loại nguồn sáng.

1. Chuyển đổi quang phổ thành các giá trị X, Y, Z: Các giá trị X, Y, Z được tính

theo cơng thức 2.5



X=

Y =

Z=



K

N

K

N

K

N



780



S(λ)I(λ)x(λ)d(λ)

380

780



(2.5)



S(λ)I(λ)y(λ)d(λ)

380

780



S(λ)I(λ)z(λ)d(λ)

380



Trong đó S(λ) là quang phổ quan sát được, K là hệ số tỉ lệ có giá trị 1 hoặc 100,

N được tính như sau:

780



N=



(2.6)



I(λ)y(λ)d(λ)

380



2. Chuyển đổi các giá trị X, Y, Z sang các giá trị R, G, B: Tuỳ theo loại nguồn sáng

mà tỉ lệ để chuyển đổi các giá trị X, Y, Z sang R, G, B có sự thay đổi khác nhau.

Theo chuẩn của CIE, thông qua ma trận chuyển đổi giá trị R, G, B được xác định.

Ví dụ với nguồn sáng trắng D65, ma trận chuyển đổi có giá trị như sau:

 

R







3.240479



  

  

G = −0.969256

  

B



2.5



0.055648



  



−1.537150 −0.49853

1.875992



X



  

  

0.041556  ·  Y 

  



−0.204043 1.057311



(2.7)



Z



Kĩ thuật tạo hình ảnh Ray tracing



Kĩ thuật tạo hình ảnh (rendering) là q trình nhận đầu vào là thơng tin của một tập

hợp các đối tượng và đầu ra là một mảng các pixel . Rendering trả lời câu hỏi mỗi

đối tượng đóng góp như thế nào cho mỗi pixel; thơng thường có hai hướng giải quyết

cho vấn đề này, đó là object-order rendering và image-order rendering [40]. Trong



20



2. Cơ sở lý thuyết



object-order rendering, mỗi đối tượng được xem xét, và tất cả các pixel bị đối tượng

này ảnh hưởng được tìm kiếm và cập nhật. Ngược lại trong image-order rendering,

mỗi pixel được xem xét, và tất cả đối tượng ảnh hưởng tới pixel này được tìm kiếm và

giá trị của pixel này sẽ được tính tốn. Cả hai hướng tiếp cận này đều tính tốn cùng

một bức ảnh, nhưng các hiệu ứng được tính tốn khác nhau và khác biệt lớn về tốc

độ thực thi. Image-order rendering thực hiện đơn giản hơn và rất linh hoạt trong việc

hiện thực các hiệu ứng vật lý, tuy nhiên thời gian thực thi lớn hơn so với object-order

rendering. Ray tracing là một thuật tốn image-order để tạo dựng hình ảnh 3D. Tại

một thời điểm, một ray tracer tính tốn giá trị của một pixel, và với mỗi pixel ray

tracer tìm đối tượng được nhìn thấy tại vị trí pixel đó trong ảnh. Tức là từ một pixel

thuật toán xây dựng một tia gọi là tia nhìn (viewing ray) và xem xét tia này giao với

đối tượng nào. Hình 2.5 thể hiện ý tưởng của thuật tốn Ray tracing.



Hình 2.5: Ý tưởng của Ray tracing[4]



Thuật tốn Ray tracing gồm 3 bước:

• Bước 1 - Tạo tia (ray generation): Tại bước này, thuật tốn tính tốn điểm gốc và

hướng của viewing ray của từng pixel;

21



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Mô hình kt hp phan xa ánh sáng và huynh quang

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×