Design de Iluminação [1]

1. Motivação

É cada vez mais evidente que o design de iluminação se revela como sendo um tópico de investigação e exploração muito prometedor, na medida em que as necessidades concretas existem - os arquitectos, os engenheiros e os designers precisam de ferramentas de trabalho para definir, experimentar e garantir a "iluminação" dos seus projectos - e as soluções técnicas são escassas, limitadas e pouco interactivas.

Um dos aspectos mais importantes deste problema é o seu lado aparentemente paradoxal: qualquer especialista de iluminação consegue dizer, para uma dada cena (conhecendo-se vagamente a geometria e os atributos radiométricos das superfícies) que tipo de iluminação lhe parece mais conveniente, que aspectos deve evidenciar, etc. Construir uma ferramenta computacional que, utilizando essa informação que representa objectivos a atingir, determine os pontos de iluminação (luminárias) e as suas características é uma tarefa de elevada complexidade, caso se pretenda implementar uma ferramenta razoavelmente automática e geral para resolver esse problema.

Alguns aspectos importantes a considerar nessa ferramenta são o rigor e a exactidão radiométricos, ie, a informação gerada deve ser correcta, a fim de:

não levar o designer para soluções impossíveis do ponto de vista físico
aumentar ou manter o grau de confiança naquilo que está a ser feito
permitir que trabalhe nos limites da sua capacidade criativa, ie, seja levado a explorar sem restrições

1.1. Trabalho Relacionado

Em parte devido à grande complexidade da iluminação global, os métodos tipo Monte Carlo têm sido frequentemente usados na simulação de iluminação. Alguns novos algoritmos têm surgido, baseados em métodos de elementos finitos (EF), que tentam abordar a componente especular da iluminação global (EF com clustering e wavelets) [Chr97]. Só nos anos mais recentes é que surgiram algoritmos EF capazes de tratar a iluminação global na sua totalidade, capazes de processar mais do que alguns milhares de superfícies e com tratamento da componente especular, não gastando tempos de computação muito elevados.

O tema da iluminação inversa tem sido pouco abordado. O número de trabalhos desenvolvidos sobre este tema é bastante escasso e as abordagens são muito limitadas. Schoeneman et al [Sch93] definiram muito bem o interesse da simulação inversa da iluminação, mas resolveram o problema apenas parcialmente, limitando-o a situações em que o posicionamento e as distribuições de energia luminosa eram pré-definidas, ficando por calcular quais as luminárias que realmente emitiam, as suas cores e intensidades. Para o cálculo da solução, empregaram funções relacionadas com a radiância da superfície, usando um algoritmo de radiosidade modificado, de modo a garantir permanentemente a validade física da simulação e dando ênfase à componente difusa da iluminação.

Outro trabalho interessante é o realizado por Kawai et al [Kaw93], também usando um algoritmo de radiosidade e ignorando a componente especular da iluminação global. O cálculo da solução permite obter, para cada luminária, a sua intensidade, cor e tipo de distribuição luminosa, assimo como reflectâncias de elementos discretizados da geometria da cena.

Os espaços de trabalho são os ambientes mais frequentemente estudados em design de iluminação [Leu94] [Lup96]. A importância que por isso assumem justifica que sejam usados como exemplos de teste.

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