Grupo de algoritmos de renderizado utilizados en gráficos por computadora 3D.
La iluminación global [1] ( GI ), o iluminación indirecta , es un grupo de algoritmos utilizados en gráficos por computadora en 3D que están destinados a agregar una iluminación más realista a las escenas 3D. Dichos algoritmos tienen en cuenta no sólo la luz que proviene directamente de una fuente de luz ( iluminación directa ), sino también casos posteriores en los que los rayos de luz de la misma fuente son reflejados por otras superficies de la escena, ya sean reflectantes o no ( iluminación indirecta ). .
Teóricamente, los reflejos , las refracciones y las sombras son ejemplos de iluminación global, porque al simularlos, un objeto afecta la representación de otro (a diferencia de un objeto que se ve afectado solo por una fuente de luz directa). Sin embargo, en la práctica sólo se denomina iluminación global a la simulación de una interreflexión difusa o cáustica .
Algoritmos
Las imágenes renderizadas utilizando algoritmos de iluminación global a menudo parecen más fotorrealistas que aquellas que utilizan únicamente algoritmos de iluminación directa. Sin embargo, estas imágenes son computacionalmente más costosas y, en consecuencia, mucho más lentas de generar. Un enfoque común es calcular la iluminación global de una escena y almacenar esa información con la geometría (por ejemplo, radiosidad). Los datos almacenados se pueden usar para generar imágenes desde diferentes puntos de vista para generar recorridos de una escena sin tener que realizar costosos cálculos de iluminación repetidamente.
Estos algoritmos modelan la interreflexión difusa , que es una parte muy importante de la iluminación global; sin embargo, la mayoría de estos (excluyendo la radiosidad) también modelan la reflexión especular , lo que los convierte en algoritmos más precisos para resolver la ecuación de iluminación y proporcionar una escena iluminada más realista. Los algoritmos utilizados para calcular la distribución de la energía luminosa entre las superficies de una escena están estrechamente relacionados con las simulaciones de transferencia de calor realizadas utilizando métodos de elementos finitos en el diseño de ingeniería.
Fotorrealismo
Vista exterior de un modelo arquitectónico.Ejemplo de una capa de oclusión ambiental.
Sigue siendo difícil lograr un cálculo preciso de la iluminación global en tiempo real. [2] En gráficos 3D en tiempo real, el componente de interreflexión difusa de la iluminación global a veces se aproxima mediante un término "ambiente" en la ecuación de iluminación, que también se denomina "iluminación ambiental" o "color ambiental" en los paquetes de software 3D. . Aunque este método de aproximación (también conocido como "truco" porque en realidad no es un método de iluminación global) es fácil de realizar computacionalmente, cuando se usa solo no proporciona un efecto adecuadamente realista. Se sabe que la iluminación ambiental "aplana" las sombras en escenas 3D, haciendo que el efecto visual general sea más suave. Sin embargo, si se utiliza correctamente, la iluminación ambiental puede ser una forma eficaz de compensar la falta de potencia de procesamiento.
Procedimiento
Cada vez se utilizan más algoritmos especializados en programas 3D que pueden simular eficazmente la iluminación global. Estos algoritmos son aproximaciones numéricas a la ecuación de representación . Los algoritmos bien conocidos para calcular la iluminación global incluyen el rastreo de trayectorias , el mapeo de fotones y la radiosidad . Aquí se pueden distinguir los siguientes enfoques:
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enlaces externos
Vídeo que demuestra la iluminación global y el efecto de color ambiental.
Demostraciones de IG en tiempo real: estudio de técnicas prácticas de IG en tiempo real como una lista de demostraciones ejecutables
kuleuven: esta página contiene el Compendio de iluminación global, un esfuerzo por reunir la mayoría de las fórmulas y ecuaciones útiles para algoritmos de iluminación global en gráficos por computadora.
Teoría e implementación práctica de la Iluminación Global utilizando Monte Carlo Path Tracing.