Che cos'è l'ombreggiamento di sé?

"Ombreggiamento di sé" è un termine che descrive la circostanza in cui una parte di un oggetto proietta un'ombra su se stessa. Esempi di auto-ombreggiamento includono l'ombra proiettata da un naso umano sul viso o sul labbro superiore quando la fonte di luce proviene dall'alto, o l'ombra proiettata dal sedile di una sedia sulle gambe della sedia. Quando il termine è usato nella computer grafica, in particolare nella programmazione di computer grafica, è un riferimento alle ombre proiettate dagli oggetti tridimensionali (3D) di una scena su se stesse o alle ombre proiettate da oggetti dinamici su se stessi e oggetti attorno ad essi . La natura della programmazione in 3D della grafica computerizzata in tempo reale fa sì che molte applicazioni utilizzino tecniche che spesso rimuovono la possibilità di eseguire il rendering di auto-ombre in favore di altre ottimizzazioni, sebbene, man mano che la velocità e le capacità dei computer aumentano, i metodi di auto-ombra in tempo reale sono diventati più accessibili. Esistono diversi metodi per il rendering di oggetti auto-ombreggianti in tempo reale, ma le limitazioni hardware di solito producono risultati che presentano alcuni inconvenienti, come ombre imprecise, ombre con bordi artificialmente rigidi o scene che vengono eseguite molto lentamente su schede grafiche non incredibilmente veloci .

Una distinzione da fare quando si parla di auto-shadowing è la differenza tra oggetti statici e dinamici nella grafica in tempo reale. Gli oggetti statici sono oggetti 3D in una scena che non si muovono e non hanno alcuna parte della loro geometria modificata nel corso del rendering. Un oggetto dinamico, d'altra parte, è un oggetto che non è direttamente collegato alla scena in alcun modo e può essere diverso da un fotogramma all'altro. Per la maggior parte, la maggior parte degli oggetti statici e delle scene non in tempo reale si auto-ombreggiano, a causa del motore di rendering o di altri trucchi grafici che possono essere utilizzati.

Diverse ottimizzazioni utilizzate per il rendering di grafica 3D in tempo reale rendono difficile l'implementazione dell'ombreggiatura automatica dinamica. Alcuni esempi includono un motore grafico che applica effetti di luce solo a uno sfondo statico, ignorando oggetti dinamici come personaggi di una scena o un motore che tratta gli oggetti solo come sagome, senza consapevolezza della geometria interna. Con l'aumento dei processori grafici e dei computer, le nuove tecniche consentono agli oggetti auto-ombreggiati di apparire in una scena in tempo reale, con alcune limitazioni e compromessi.

I volumi delle ombre sono un modo in cui l'ombreggiatura automatica può essere implementata in una scena 3D. Questo metodo crea essenzialmente oggetti 3D che occupano un volume chiuso in una scena in cui viene proiettata un'ombra, consentendo al renderer o allo shader di eseguire test per stabilire se un punto si trova all'interno di un volume ombreggiato per determinare come è illuminato. Altri metodi creano mappe d'ombra, o ombre approssimative dalle posizioni dei vertici, per creare ombre molto diffuse che non seguono necessariamente la fedeltà di un bordo.

Quasi tutti i metodi di auto-ombreggiamento devono scambiare velocità o qualità per ottenere un risultato accettabile. Problemi di qualità possono verificarsi attraverso l'uso di tecniche veloci ma a bassa risoluzione o sfocate che potrebbero far apparire alcune auto-ombre sbagliate o fuori posto. I problemi di velocità si verificano quando gli algoritmi utilizzati richiedono un sovraccarico eccessivo per frame o tentano di calcolare le proiezioni d'ombra in modo troppo accurato. Sebbene non esista un singolo algoritmo standard di auto-ombreggiatura, alcune schede grafiche includono l'accelerazione nativa per diversi metodi che possono aumentare la velocità di alcune tecniche.