6 Sombras. arrojadas. Introducción Sombras de proyección Sombras con texturas Volúmenes de sombra Mapas de sombras Comparación de técnicas

Transcripción

1 INGENIERÍA INFORMÁTICA 6 Sombras arrojadas Introducción Sombras de proyección Sombras con texturas Voúmenes de sombra Mapas de sombras Comparación de técnicas Prof. Migue Chover

2 Introducción Característica principa Las sombras mejoran e reaismo y crean efectos de atmósfera 2

3 Introducción Las sombras arrojadas dan sensación tridimensiona Pueden ser marcadas o suaves 3

4 Introducción Eementos invoucrados Fuente de uz Generador Generador y receptor Cómo ver as sombras? Como objetos independientes Como voúmenes de oscuridad Como zonas que no se ven desde as fuentes de uz Receptor 4

5 Introducción Tipos de fuentes de uz Luz puntua Luz extendida umbra penumbra umbra 5

6 Sombras de proyección Descripción Proyectar os vértices de objeto generador de a sombra sobre e pano de sueo de acuerdo con a posición de a fuente de uz E convex hu de os vértices proyectados forman e poígono de sombra E poígono de sombra se dibuja de coor de a sombra 6

7 7 Sombras de proyección Cácuo de a matriz de proyección de a sombra (y=0) p = Mv y y y x x y x y y y x x x x v v v p v v p = = v p = y y z x y M Y y=0

8 Sombras de proyección Funcionamiento Apicar a matriz de proyección de sombra a objeto que debe arrojar sombra Dibujar con e coor de a sombra Evitar soapamientos (Z-buffer) gpoygonoffset() Dibujar e pano, deshabiitar Z-buffer, dibujar sombra Utiizar e stenci buffer para evitar as sombras fuera de receptor Sombras semitransparentes Si se trata de objetos convexos basta con dibujar os poígonos de a sombra semitransparentes En otro caso hay que utiizar e stenci buffer contando os píxees que se dibujan 8

9 Sombras de proyección Probemas Sombras fasas: objeto detrás de a uz, objeto debajo de pano Desventajas Sóo sombras panas Sóo sombras marcadas Si as sombras son transparentes pueden aparecer zonas caras Muchos eementos a tener en cuenta: transparencia, sombras fasas, sombras fuera de receptor, Ventaja Mejor que no tener sombras Luz Sombra fasa 9

10 Sombras con texturas Descripción Dibujar os poígonos proyectados en una textura (render-to-texture) Apicar a textura sobre os receptores Cacuo de as coordenadas de textura en receptores Uso de as texturas de proyección Vista desde a uz Textura de sombra Imagen fina 10

11 Sombras con texturas Sombras suaves Muestreo de área de a fuente en m x n puntos de a fuente (extendida) Dibujar a sombra acumuando muestreos Suavizado en a textura Preproceso: se necesitan muchos muestreos (64-256) 11

12 Sombras con texturas Ventaja La textura puede proyectarse sobre varios receptores No es necesario regenerar a textura si a escena es estática Las sombras pueden proyectarse sobre receptores curvos Desventajas E diseñador debe identificar que objetos reciben y arrojan sombras La superposición de sombras no es muy convincente 12

13 Voúmenes de sombra Los voúmenes de sombra definen e voumen de espacio en sombra Leonardo Da Vinci Motor de juegos 13

14 Voúmenes de sombra Conceptos básico Crear voúmenes de sombra para cada poígono iuminado E voumen de cada triánguo se define por 3 cuadriáteros Funcionamiento Contar e número de puntos intersecciones entre a vista y e punto a sombrear Si se han atravesado más poígonos visibes que traseros, entonces e punto esta en sombra detrás deante 14

15 Voúmenes de sombra 1er paso: dibujar escena únicamente con uz ambiente Deshabiitar actuaización de Z-buffer y no dibujar en e buffer de coor (sóo comparar con Z-buffer, sóo dibujar en e stenci buffer) 2º paso: dibujar os poígonos visibes de voumen de sombreado, incrementando un contador cada vez que dibujamos un poígono 3er paso: dibujar poígonos traseros de voumen de sombra de igua forma decrementando e stenci buffer 4º paso: dibujar con iuminación difusa y especuar donde e stenci buffer vae 0 Agoritmo voúmenes de sobra 15

16 Voúmenes de sombra Probemas Punto de vista en e interior de uno o más voúmenes de sombra (fao en e contador). Soución: iniciaizar stenci con e número de voúmenes en os que esta a vista La pirámide de visuaización intersecta con e voumen de sombra (fao en e contador) Soución: detectar a intersección de pano fronta 16

17 Voúmenes de sombra Dibujar sóo e voumen con z>= que e Z-buffer evita coocar tapas a voumen Por qué funciona?: (f-b) deante = (b-f) detrás 2-2 = 0 vioeta - rojo 2 = 2 rojo - vioeta 1 = 2-1 tapas 17

18 Voúmenes de sombra Ejempo: Neverwinter Nights En ugar de redibujar a escena en e útimo paso, dibujara con todo detae en e primer paso. Después os poígonos de a sombra con transparencia utiizando e stenci buffer La iuminación difusa y especuar es incorrecta, pero aceptabe No se produce auto sombreado (se pueden usar voúmenes más simpes) Los voúmenes de sombra para uces/objetos estáticos se amacenan en dispay ists 18

19 Voúmenes de sombra Unir os voúmenes Encontrar a siueta de os poígonos visibes simpifica e voumen de sombra eiminar 19

20 Mapas de sombras Descripción E cácuo de a sombra se integra con e Z-buffer Es necesario un nuevo buffer amado Z-buffer de sombras Las sombras se generan en dos pasos Cácuo de a información de profundidad (Z-buffer de sombras) Visuaización con e agoritmo de Z-buffer modificado 20

21 Mapas de sombras Cácuo de Z-buffer de sombras La escena se dibuja desde e punto de vista de a uz No se amacena información de coor, sino información de profundidad para crear e Z-buffer de sombras. La distancia desde a fuente de uz a as superficies más próximas Mapa de sombras Imagen fina 21

22 Mapas de sombras Agoritmo de dibujado Dibujar a escena desde e punto de vista de a manera habitua Si e punto es visibe, transformaro a sistema de coordenadas de a uz La (x,y) de punto transformado se utiiza para indexar en e Z-buffer de sombras Si a z de punto transformado es mayor que e vaor amacenado en e Z-buffer entonces e punto esta en sombra y debe dibujarse utiizando a intensidad de a sombra Mapa de sombreado Para cada píxe comparar a distancia a a uz con a profundidad amacenada en e mapa de sombras 22

23 Mapas de sombras Probemas Auto-sombreado Excesivo suavizado (fitrado de a textura) 23

24 Comparación de técnicas Sombras de proyección : Simpe, rápido, impementadas en cuaquier hardware : Sóo se arrojan sombras en un pano : La sombras transparentes necesitan usar e stenci buffer Sombras con texturas : Transparentes, as texturas pueden reutiizarse, sobras sobre cuaquier superficie : Los objetos sóo pueden arrojar o recibir sombras : Necesita render-to- texture Voúmenes de sombra : Cuaquier objeto puede arrojar sombras, permiten auto-sombreado : 3 o 4 fases, hay que generar y usar muchos poígonos : Probemas cuando e fustrum intersecta os voúmenes Mapas de sombras : Cuaquier tipo de escena, coste constante independiente de a compejidad : Sóo posibe en agún hardware, uz distante : Probemas de precisión 24