La Luz y al Perspectiva 3D

En el anterior artículo, se comentaba de la importancia de varios elementos para crear escenarios 3D los más reales posible, y donde la luz, sombras y perspectiva 3D tienen un gran papel a la hora del diseño de los objetos. La luz nos provee de dos efectos que le dan a un objeto una apariencia u otra, y es el sombreado y las sombras. El sombreado ocurre cuando la luz que incide en un objeto es más fuerte en un lado que en otro.

Este sombreado es lo que hace que una pelota parezca redonda, los pliegues en una alfombra parezcan blandos, y unos pómulos parezcan más marcados. Estas diferencias en la intensidad de luz trabajan con las formas para reforzar la ilusión que un objeto tiene profundidad, al igual que altura y anchura. La ilusión de peso viene del segundo efecto – las sombras. Los cuerpos sólidos crean sombras cuando la luz incide en ellos. Puedes ver esto cuando observas la sombra que una farola o un árbol en el suelo.

Y porque estamos tan acostumbrados de ver objetos reales y personas tener sombra, ver las sombras en una imagen 3D refuerza la ilusión de que estamos viendo un mundo real a través de una ventana (nuestro monitor), en lugar de una pantalla de formas generadas matemáticamente.

Teniendo claro como funcionan las sombras y sombreados, tenemos otra importante factor en el mundo virtual, que es la perspectiva 3D. Perspectiva es una de esas palabras que suenen técnicas pero que simplemente describen un simple efecto que todo el mundo ve. Si te quedas de pie al borde de una larga y recta carretera y miras hacía la distancia, parece que ambos lados de la carretera se juntan en algún punto del horizonte.

De la misma manera, si hay árboles puestos en los bordes de la carretera, los árboles que están más lejos parecerán más pequeños que los que están a tu lado. De hecho parecerán que convergen en un punto en el horizonte. Cuando todos los objetos en una escena parecen que finalmente convergen en un único punto en la distancia, eso es perspectiva. Hay por supuesto variaciones, pero la mayoría de los gráficos 3D usan un único punto de referencia como se ha descrito.

En una imagen en tres dimensiones, se pueden poner varios objetos en fila (como por ejemplo los árboles) e ir haciéndolos cada vez más pequeños hasta que llega a un punto de desaparición. Sin embargo, muchas escenas tienen algunos objetos en frente y parcialmente bloquean la visión de otros objetos.

Para estas, el software no solo debe calcular los tamaños relativos de los objetos, sino saber qué objeto está en la parte frontal y cuantos objetos está ocultando. La técnica más común para calcular estos factores es el Z-Buffer. Está técnica coge su nombre de la etiqueta que se le pone al eje o línea imaginaria que va de un punto del gráfico hasta el horizonte. Hay dos ejes comunes que se debe considerar: el eje X, el cual mide la escena de un lado al otro, y el eje Y, que mide la escena de arriba abajo).

La técnica del Z-Buffer asigna a cada polígono un número basándose en como de cerca un objeto que contiene el polígono, está de la parte frontal de la pantalla. Generalmente, los números bajos son asignados a objetos que están cerca de la pantalla, y los números más altos son asignados a objetos que están más cerca del horizonte. En el mundo real, tus ojos pueden ver objetos que están detrás de otros, por lo que no tenemos el problema de averiguar los que deberíamos estar viendo.

Sin embargo, el ordenador se encuentra este problema constantemente y lo resuelve de una manera directa. Según se va creando el objeto su valor Z es comparado al de otros objetos que ocupan los mismos valores X e Y. El objeto con el valor Z más bajo es mostrado totalmente, mientras que objetos con su valor Z más alto no son mostrados donde hacen la intersección.

Los resultados de esto nos aseguran de que no vemos aparecer de repente en la parte frontal objetos que están detrás. Al poner el valor Z antes de que los objetos aparezcan en la pantalla, partes de la escena que están ocultas detrás de los caracteres u objetos no tienen ni siquiera que mostrarse. Esto acelera el rendimiento de los gráficos.

En la siguiente parte del artículo, veremos como se consigue la profundidad de campo, lo que es otro punto importante para conseguir ese efecto de realidad tan buscado. Haz clic en el botón para ver el artículo: