¿Qué es la iluminación por píxel?

"Iluminación por píxel" es un término utilizado en gráficos de computadora para indicar que una escena tridimensional (3D) determinará el color de los objetos píxel por píxel en lugar de vértice por vértice. El uso de iluminación por píxel en lugar de iluminación por vértice generalmente crea una imagen o marco terminado que tiene una apariencia más realista y a menudo más nítida y más definida, especialmente cuando se utiliza el mapeo de relieve. En general, la iluminación por píxel se implementa mediante el uso de sombreadores de píxeles que pueden usar varias formas de calcular cómo la luz de una escena está tocando un área particular de la escena y de qué color debe ser la superficie resultante. En aplicaciones 3D en las que la velocidad de renderizado es importante, como una animación dinámica, el sombreado por píxel puede no ser práctico porque puede requerir múltiples pases a través de una escena o simplemente puede tomar demasiado tiempo y hacer que una velocidad de fotogramas aceptable sea imposible de lograr.

Una de las formas más comunes de aplicar luz a una escena 3D es usar un método conocido como iluminación por vértice. Esta técnica toma los vértices de un objeto, los puntos donde se unen las líneas de un objeto, y determina cómo debe verse la superficie de un objeto en esa ubicación única. Cuando todos los vértices de una escena tienen información de iluminación adjunta, el renderizador utilizará la interpolación u otros tipos de algoritmos para estimar la apariencia de la superficie del objeto entre los vértices. Esto generalmente da como resultado áreas que dependen de una alta densidad de vértices en un objeto para lograr efectos de iluminación nítidos, como un resaltado de phong, mientras que una forma como un cubo con solo seis vértices tendrá una iluminación amplia y gradada en las superficies, independientemente de la textura o la posición de iluminación.

En contraste, un programa puede implementar iluminación por píxel. Esto implica pasar a través de cada uno de los píxeles en una escena rasterizada y determinar el color individual y la iluminación para cada píxel, independientemente de su proximidad a un vértice. Los resultados suelen ser una iluminación nítida y precisa, especialmente con efectos especulares. La compensación por una mejor calidad de imagen es un mayor tiempo de representación, ya que cada píxel debe ser procesado por un sombreador de píxeles, aunque esto no siempre es una preocupación con el modelado 3D y los programas de gráficos y representación que no tienen que mantener una velocidad de fotogramas particular.

Los efectos dramáticos de la iluminación por píxel, cuando se aplica correctamente, en realidad puede mejorar la apariencia de un objeto que tiene un mapeo intrincado aplicado y los detalles minuciosos pueden perderse con la iluminación por vértice. Las texturas de procedimiento también pueden beneficiarse de un enfoque de iluminación por píxel. Además, los efectos especiales como los volúmenes de sombra requieren el uso de iluminación por píxel, al igual que los reflejos de iluminación complejos, sistemas de partículas o incluso halos en algunos casos.