Self-Shadowing es un efecto de iluminación de gráficos por computadora , que se utiliza en aplicaciones de renderizado 3D , como animación por computadora y videojuegos . El auto-sombreado permite que los objetos no estáticos del entorno, como los personajes del juego y los objetos interactivos (cubos, sillas, etc.), proyecten sombras sobre sí mismos y entre sí. Por ejemplo, sin la sombra de sí mismo, si un personaje pone su brazo derecho sobre el izquierdo, el brazo derecho no proyectará una sombra sobre el brazo izquierdo. Si ese mismo personaje coloca una mano sobre una pelota , esa mano proyectará una sombra sobre la pelota.
Una cosa que debe especificarse es si la sombra que se proyecta es dinámica o estática. Una pared con una sombra es una sombra estática. La pared no se mueve y, por lo tanto, su forma geométrica no se moverá ni cambiará en la escena. Una sombra dinámica es algo que tiene cambios de geometría dentro de una escena.
Los métodos de Self-Shadowing tienen compensaciones entre la calidad y la velocidad según el resultado deseado. Para mantener la velocidad, algunas técnicas se basan en soluciones rápidas y de baja resolución que podrían dar como resultado sombras de aspecto incorrecto que pueden estar fuera de lugar en una escena. Otros requieren que la CPU y la GPU calculen con algoritmos la ubicación exacta y la forma de una sombra con un alto nivel de precisión. Esto requiere mucha sobrecarga computacional, que las máquinas más antiguas no podían manejar.
Técnicas
Auto-sombreado de campo de altura
Se creó una técnica en la que una sombra sobre una superficie rugosa se puede calcular rápidamente encontrando los puntos altos a lo largo del origen de la fuente de luz e ignorando cualquier otro punto geométrico debajo de los picos. Imagina un amanecer en las montañas donde la luz llega a un pico detrás de ti pero todavía estás en la oscuridad. La computadora no tendría que preocuparse de que necesites una sombra o una luz, ya que estás por debajo del pico detrás de ti. El "Auto-sombreado de campo de altura" genera auto-sombras en campos de altura dinámicos en entornos de luz dinámica en tiempo real. [1]
Cabello 3D
Self-Shadowing se puede utilizar para la animación interactiva del cabello, que normalmente es muy difícil de renderizar para las computadoras debido al gran aumento en las formas geométricas individuales que puede tomar el cabello. El auto sombreado es una parte importante de una aplicación 3D que contribuye a la impresión de volumen. [2]
Volumen de sombra
El volumen de las sombras es una de las formas en las que se puede utilizar la sombra automática en una imagen o escena 3D. El método básicamente hace que un objeto 3D ocupe un volumen cerrado en una escena donde se proyecta una sombra. Esto permite al renderizador , o sombreador , realizar un análisis sobre si el punto o píxel está o no dentro de un área sombreada. Esto eventualmente permite que el programa determine cómo se iluminará el objeto.
Mapas de sombras
El mapeo de sombras 3D es otro método que crea sombras aproximadas desde una posición establecida para crear sombras muy difusas que pueden no ser del todo precisas.
Mapeo normal de radiosidad
Chris Green de Valve , un fabricante de videojuegos , dice que los datos del mapa de relieve se derivan de descripciones geométricas de la superficie de los objetos. No se calculan señales de iluminación significativas debido a la oclusión de la iluminación por detalles de la superficie. [3] Una solución común es utilizar un canal de textura adicional para crear un campo de oclusión ambiental . Esto solo proporciona un efecto de oscurecimiento que no está relacionado con la dirección de la fuente de luz al actuar sobre la superficie. [3]
Historia
El volumen de sombra fue propuesto por Frank Crow en 1977. [4] La ventaja de un volumen de sombra era que podía usarse para sombrear todo, incluido él mismo.
Ver también
- Mapeo de sombras
- Volumen de sombra
- Iluminación y sombras unificadas
Referencias
- ^ Timonen, V. y Westerholm, J. (2010). Auto-sombreado de campo de altura escalable. Foro de gráficos por computadora, 29 (2), 723-731. doi: 10.1111 / j.1467-8659.2009.01642.x
- ^ Bertails, F., Ménier, C. y Cani, M.-P. (2005, mayo). Un práctico algoritmo de auto-sombreado para la animación interactiva del cabello . ( PDF )
- ^ a b Verde, Chris. "Eficiente mapeo normal de Radiosity auto-sombreado" (PDF) . valveoftware.com . Archivado desde el original ( PDF ) el 16 de marzo de 2015.
- ^ Crow, Franklin C: "Algoritmos de sombra para gráficos por computadora", Gráficos por computadora (Actas de SIGGRAPH '77) , vol. 11, no. 2, 242-248.