Sombras en Open GL Informtica Grfica Ingeniera Informtica

Sombras en Open. GL Informática Gráfica– Ingeniería Informática. Carlos Calvo Rodríguez 01

Sombras en Open. GL • Elemento imprescindible para realismo de la escena. • Varios mecanismos – Sombras estáticas – Sombras dinámicas • Sombras volumétricas • Mapas de sombras (Shadow Mapping) 02

Sombras estáticas • Aplicación mediante mapas de luz. • Deben ser precalculados – No requieren eficiencia en tiempo real – No aptos para objetos dinámicos 03

Sombras estáticas • Varias técnicas de precálculo – Oclusión ambiental – Radiosidad – Otras 04

Sombras dinámicas • Fixed pipeline – Sombras Volumétricas • GLSL – Shaders – Shadow Mapping 05

Sombras volumétricas • Uso del Stencil Buffer. • Determinación de siluetas y proyección. • Renderizado en múltiples etapas. – Renderizado de escena en penumbra. Cálculo de stencil buffer. – Renderizado aditivo para cada luz. Test contra el stencil buffer. • Extremadamente caro computacionalmente. 06

Sombras volumétricas 07

Shadow Mapping • El uso de shaders permite la técnica del Shadow Mapping. • Hace uso de una textura –no un búfer- de profundidad. • El tamaño de la textura indica la resolución de las sombras. gl. Tex. Image 2 D(GL_TEXTURE_2 D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT 16, 1024, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, 0); 08

Shadow Mapping • Renderizado desde cada luz en la textura, cálculo de profundidad. • Renderizado normal, test contra la textura de profundidad. 09

Shadow mapping • Renderizado desde la luz – Proyección ortogonal – Suficientemente grande para toda la escena 010

Shadow mapping C++ //Especificamos el búfer creado anteriormente para el shadow map como //objetivo de rendering. gl. Bind. Framebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fb. Depth); gl. Viewport(0, 0, 1024); //Renderizar en todo el búfer #version 120 // Entrada de datos de vértice para cada ejecución attribute vec 3 vertex. Position_modelspace; GLSL // Valores constantes para todo el mesh uniform mat 4 depth. MVP; void main(){ gl_Position = depth. MVP * (vec 4(vertex. Position_modelspace, 1)); } 011

Shadow Mapping • Sólo se guarda información de profundidad. 012

Shadow Mapping 013

Shadow Mapping • El test de sombreado permite cambiar el renderizado condicionalmente. float visibility = 1. 0; if ( texture( shadow. Map, Shadow. Coord. xy ). z visibility = 0. 5; } < Shadow. Coord. z - bias){ GLSL 014

Shadow Mapping - Problemas • «Shadow acne» • Peter Panning • Aliasing 015

Shadow Acne • Margen de error ajustado // Ajuste de error fijo. . . float bias = 0. 005; //. . . o variable // float bias = 0. 005*tan(acos(cos. Theta)); // bias = clamp(bias, 0, 0. 01); • Front-face culling gl. Enable(GL_CULL_FACE); gl. Cull. Face(GL_FRONT); 016

Peter Panning • Problema relacionado con la geometría. • Resuelto utilizando geometría más ancha. • Supone más primitivas por etapa. 017

Aliasing • PCF – Multisampling por hardware GLSL uniform sampler 2 DShadow shadow. Map; 018

Aliasing • Poisson Sampling – Multisampling fijo alrededor del pixel – Puede presentar «banding» si se dispersan las muestras. • Stratified Poisson Sampling – Muestreo aleatorio alrededor del píxel. – Genera patrones de ruido. 019

Aliasing Poisson Sampling N = 16 Baja dispersión 020

Aliasing Poisson Sampling N = 16 Alta dispersión 021

Aliasing Stratified Poisson Sampling 022

Shadow Mapping - Mejoras • «Early bailing» • Luces «spot» – Matriz de proyección de la luz. • Múltiples luces – Necesidad de etapas extra • Luces de punto – Uso de cubemaps para el shadowmapping. 023

Shadow Mapping - Variaciones • Frustum automático de luz – Cálculo de PSR y PSC – Puede causar popping 024

Shadow Mapping - Variaciones 025

Shadow Mapping - Variaciones • Light Space Perspective Shadow Maps – Modifican el frustum original para conseguir una calidad más uniforme con la distancia. 026

Shadow Mapping - Variaciones 027

Shadow Mapping - Variaciones • Cascaded Shadow Maps – Técnica análoga al mipmapping. – Emplea varios Shadow Maps estándar. 028

Juan Manuel Corchado Rodríguez Facultad de Ciencias Universidad de Salamanca 37007 Salamanca. Spain Tel. (34) 923 294450 (ext. 1525) Movil (34) 618696589 Fax (34) 923 294514 http: //bisite. usal. es | corchado@usal. es 029