Co je to osvětlení na pixel?

„Osvětlení na pixel“ je termín používaný v počítačové grafice k označení, že trojrozměrná (3D) scéna určí barvu objektů na základě pixelů po pixelech namísto na vrcholech po jednotlivých vrcholech. Použití osvětlení na jeden pixel namísto osvětlení na jeden vrchol obvykle vytváří hotový obrázek nebo snímek, který má realističtější a často ostřejší a přesněji definovaný vzhled, zejména pokud se používá mapování hrbolů. Obecně je osvětlení na pixel implementováno pomocí pixel shaderů, které mohou použít řadu způsobů, jak spočítat, jak světlo ve scéně zasáhne konkrétní oblast scény a jakou barvu by výsledný povrch měl být. Ve 3D aplikacích, ve kterých je důležitá rychlost vykreslování, jako je dynamická animace, nemusí být stínování na jeden pixel praktické, protože může vyžadovat více průchodů scénou nebo může trvat příliš dlouho a znemožnit dosažení přijatelného snímkování.

Jednou z běžnějších forem aplikace světla na 3D scénu je použití metody známé jako per-vrcholné osvětlení. Tato technika bere vrcholy objektu - body, kde se čáry objektu setkávají - a určuje, jak by měl povrch objektu vypadat v tomto jediném místě. Když mají všechny vrcholy ve scéně připojené informace o osvětlení, vykreslovací program použije interpolaci nebo jiné typy algoritmů k odhadu vzhledu povrchu objektu mezi vrcholy. To obecně vede k oblastem, které jsou závislé na vysoké hustotě vrcholů v objektu, aby bylo dosaženo ostrých světelných efektů, jako je phongové zvýraznění, zatímco tvar, jako je krychle s pouze šesti vrcholy, bude mít široké, odstupňované osvětlení přes povrchy, bez ohledu na polohu textury nebo osvětlení.

Naproti tomu program může implementovat osvětlení na pixel. To zahrnuje průchod každým z pixelů v rastrované scéně a určování individuální barvy a osvětlení pro každý pixel, bez ohledu na jeho blízkost k vrcholu. Výsledkem je obvykle ostré a přesné osvětlení, zejména se zrcadlovými efekty. Kompromisem pro lepší kvalitu obrazu je delší doba vykreslování, protože každý pixel musí být zpracován shaderem pixelů, i když to není vždy problém s 3D modelováním a grafickými a vykreslovacími programy, které nemusí udržovat konkrétní snímkovou rychlost.

Dramatické efekty osvětlení na pixel, pokud jsou správně použity, mohou ve skutečnosti vylepšit vzhled objektu, který má složité mapování hrbolů a drobné detaily mohou být ztraceny pomocí pervertexového osvětlení. Procedurální textury mohou také těžit z přístupu osvětlení na pixel. Navíc speciální efekty, jako jsou stínové objemy, vyžadují použití osvětlení na jeden pixel, stejně jako složité odrazy světla, částicové systémy nebo v některých případech dokonce halo.