Sombreado

Las sombras hacen que los objetos parezcan situados en el entorno. Le ofrecen al espectador una sensación de profundidad y espacio. Las sombras son compatibles con todos los tipos de luces disponibles y dependen de la movilidad de la luz.

Métodos de sombreado compatibles

El tipo de sombreado que utiliza una luz depende de su Movilidad: Estática, Estacionaria o Movible. La movilidad es el factor principal que determina si una luz debe proyectar una sombra precalculada integrada en una textura denominada mapa de luz, una sombra dinámica generada en tiempo real o una que utilice una combinación de sombras precalculadas y dinámicas.

La Movilidad de una Luz se puede establecer independientemente de otras luces en el Nivel, lo que significa que puedes usar cualquier combinación de movilidades a fin de iluminar la escena.

Se pueden utilizar los siguientes métodos de sombreado:

Algunos exigen que se active la Configuración del proyecto, o que se activen propiedades adicionales en la Luz para que funcionen.

• Asignación de sombras
  • Es el método predeterminado de sombreado que renderiza la geometría en mapas de profundidad de sombras. Este método de sombreado funciona en todas las plataformas compatibles con el sombreado dinámico, pero requiere la configuración manual de las distancias de sombreado y solo permite eliminar por componente, lo que reduce el rendimiento en escenas con muchos polígonos. Además, no es compatible con la geometría Nanite.
• Mapas virtuales de sombras
  • Este método de sombreado renderiza la geometría en mapas virtuales de profundidad de sombras. Ofrece sombras de alta calidad para los proyectos de última generación con una configuración simplificada. Permite una alta eficacia de eliminación cuando se utiliza con la geometría Nanite.
• Sombras con trazado de rayos
  • Este método traza un número determinado de muestras por píxel mediante el Trazado de rayos por hardware con algoritmos de eliminación de ruido para renderizar sombras con trazado de rayos de alta calidad en tiempo real.
• Sombras de campos de distancia
  • Este método utiliza campos de distancia con signo por Malla estática y lo utiliza el Trazado de rayos por software de Lumen para las sombras de área suaves y dinámicas.
• Sombras precalculadas con Lightmass
  • Este método utiliza los datos de iluminación de la escena para generar texturas de mapas de luz que se aplican a la geometría Estática en el Nivel. La geometría requiere una configuración adicional con UV adecuados del mapa de luz. La iluminación precalculada para la escena puede variar en función de las especificaciones de la máquina, la complejidad de la escena y otros factores a la hora de determinar el tiempo que se tardará en crear la luz.

Previsualización de las sombras de luz estática y estacionaria

Al editar una Luz con su Movilidad establecida en Estacionaria o Estática, la luz se considera un-built. La opción Previsualización de las sombras se activa para que puedas hacerte una idea del aspecto que tendrán las sombras cuando se reconstruya la iluminación, pero no son representativas del resultado integrado final.

Para indicar que, en realidad, son previsualizaciones de sombras, las sombras de estas luces se muestran en el Editor de niveles con el texto Previsualización.

El texto de previsualización sobre las sombras solo es visible mientras se trabaja en el Editor de niveles. Si ejecutas tu proyecto en los modos Reproducir en el editor (PIE) o Juego independiente, no aparecerá ningún texto sobre las sombras no construidas.

Para resolver las sombras de previsualización, tendrás que construir la iluminación. Desde el Menú principal, selecciona Construir > Construir todos los niveles a fin de construir la iluminación.

La previsualización de las sombras se puede desactivar mientras se trabaja en el Editor al desmarcar el Indicador de previsualización de sombras en el menú del Viewport del nivel Mostrar > Visualizar.

Cómo configurar las propiedades de sombreado de las luces

Podrás encontrar las siguientes propiedades en los Tipos de luces disponibles.

Las propiedades son accesibles a través del panel Detalles del Nivel cuando se selecciona una Luz.

Haz clic en las imágenes para ampliarlas.

Ángulo, radio, altura y ancho de la fuente

Cada tipo de luz ofrece la posibilidad de ajustar el ángulo, el radio o la altura y el ancho de su fuente de luz a fin de controlar el tamaño y la forma de las sombras que proyecta. Los ángulos, los radios, las alturas y los anchos mayores atenúan las sombras de los objetos sobre los que incide la luz.

En los siguientes ejemplos, el Foco de luz izquierdo no tiene especificado ningún radio de fuente y produce sombras nítidas. El Foco de luz derecho tiene especificado un radio de fuente moderado, que atenúa las sombras de esa luz en función de la distancia entre los objetos y ella.

Al observar los Focos de luz en el viewport del Editor de niveles, se puede ver que al radio de la fuente de la luz lo representa la esfera amarilla en el Foco de luz derecho.

Tanto los Puntos de luz como los Focos de luz y las Luces rectangulares tienen un tamaño de fuente visible que se actualiza en tiempo real mientras se editan.

Los Puntos de luz y los Focos de luz cuentan con una opción adicional para controlar la longitud del Radio de la fuente con la propiedad Longitud de la fuente, lo que permite crear formas de luz cilíndricas como un tubo de luz.

Radio de atenuación

El Radio de atenuación de los Puntos de luz, los Focos de luz y las Luces rectangulares permite establecer un área delimitada a la que afectará esta luz. Aunque esto no es físicamente exacto, es fundamental para establecer los límites de las luces dinámicas que proyectan sombras y, así, mejorar el rendimiento.

En los siguientes ejemplos, el radio de atenuación del Foco de luz izquierdo es menor que el del derecho. Observa cómo la luz afecta únicamente a la zona que se encuentra en el punto más alejado de su radio.

Al seleccionar las luces, se puede ver cómo la distancia del radio de atenuación afecta a los objetos dentro de su área y no proyecta sombras sobre los objetos que están fuera de su alcance.

Cómo proyectar sombras

Proyectar sombra controla si la luz seleccionada debe proyectar sombras en la escena.

A la izquierda, proyección de sombras activada; a la derecha, proyección de sombras desactivada.

Sombreado volumétrico

La Intensidad de dispersión volumétrica escala la intensidad de la niebla y el color de la luz cuando está activada. Permite que una luz contribuya más a la niebla sin tener que aumentar directamente su intensidad.

Las luces contribuyen a la Niebla volumétrica cuando está activada para la escena.

Se puede controlar la contribución de las luces individuales a la Niebla volumétrica con Intensidad de dispersión volumétrica. De forma predeterminada, las sombras volumétricas están desactivadas para las luces, pero se pueden activar con Proyectar niebla volumétrica.

Iluminación global e iluminación indirecta

La Iluminación global ofrece iluminación indirecta para una escena a partir de la luz que incide sobre una superficie y rebota dentro de un espacio. Aporta iluminación de relleno y una sombra de área tenue a las superficies para situar los objetos dentro del espacio. Unreal Engine admite la iluminación indirecta con la iluminación global precalculada e integrada de Lightmass y, de forma dinámica, con Lumen y la Iluminación global del espacio en pantalla.

La Movilidad de una luz determina a qué método debe contribuir una luz (en algunos casos).

Escena de iluminación indirecta en tiempo real con iluminación global dinámica de Lumen.

Algunos métodos de iluminación global dinámica no pueden combinarse con otros precalculados, como Lumen con iluminación global integrada. Sin embargo, pueden trabajar juntos, como al utilizar el Trazado de rayos por hardware con iluminación global integrada.

Compensación de sombras

Al utilizar el método predeterminado de asignación de sombras, el mapa de sombras generado para proyectar sombras en los recursos del nivel se establece por luz a fin de mantener un equilibrio entre el rendimiento y la calidad de las sombras. Los mapas de sombras tienen algunas limitaciones, como el efecto facetado en superficies geométricas curvas o los artefactos de autosombreado, que pueden ajustarse utilizando las propiedades de Compensación de sombras que se encuentran en las luces.

La compensación de sombras es un conjunto de propiedades por luz que ayuda a mejorar la precisión del autosombreado y la intensidad de contacto de una fuente de luz. Los ajustes de compensación son útiles para encontrar un equilibrio entre la precisión en un área y la reducción de los artefactos de autosombreado en otra.

Para obtener más información, consulta Luces movibles.

Sombras de contacto

Las Sombras de contacto son una característica aditiva por luz para usar además de otros métodos de sombreado que emplean las luces. Es un efecto de espacio en pantalla que dibuja rayos desde la posición de un píxel hacia la fuente de luz a través del búfer de profundidad de la escena. Por lo tanto, ayuda a mejorar la intensidad del contacto y la precisión de las sombras en algunos casos, pero se limita a lo que es visible dentro de la vista actual de la cámara.

Utiliza la propiedad Longitud de las sombras de contacto para definir su longitud, donde el valor 1 equivale a toda la pantalla, 0,5 a la mitad de la pantalla y 0 a desactivado. Los valores más bajos generan menos ruido y pueden parecer más precisos según la escena.

Configuración de Lightmass

La configuración de Lightmass en una luz afecta a la iluminación precalculada cuando la Movilidad de la luz se establece en Estática o Estacionaria y se terminó de construir la iluminación.

Estos ajustes controlan la atenuación integrada de la sombra con el Ángulo de la fuente para las Luces Direccionales, cuánto afecta la saturación de esta luz a la iluminación indirecta, y la reducción de las penumbras de sombra con un exponente de sombra.

Sombreado con materiales y texturas

Las luces pueden usar Funciones de luz y Perfiles de luz de IES para definir aún más aspectos de las luces y sus sombras.

Las Funciones de luz son un tipo de Material que se puede aplicar a las luces no mapeadas, como las Luces movibles y la iluminación directa de las Luces estacionarias para filtrar la intensidad de una luz, pero no su color. También se puede utilizar para aplicar una textura animada a la fuente de luz. Por ejemplo, la simulación de sombras de nubes en movimiento desde una Luz direccional.

Los Perfiles de luz de IES son texturas que describen la distribución de la luz procedente de una fuente de luz utilizando datos medidos en el mundo real. Se trata de un método estándar de la industria de la iluminación para diagramar el brillo y la atenuación de las luces tal y como se observa en un dispositivo de iluminación concreto.

Sombreado del campo de distancia

Los Campos de distancia de malla se pueden utilizar para crear sombras, materiales interactivos, iluminación indirecta dinámica y reflejos con Lumen.

Se utiliza una representación del campo de distancia de una Malla Estática para producir sombras tenues a partir de fuentes de luz Movibles cuando la propiedad Sombras de campo de distancia está activada.

Este método de sombreado es similar a otros métodos, como el Trazado de rayos por hardware y los Mapas de sombras virtuales, donde el Ángulo, Radio o Tamaño de la fuente controlan la penumbra de la sombra.

A la izquierda, mapas de sombras; a la derecha, sombras de los campos de distancia de la malla.

Luz direccional

Las Luces direccionales incluyen ajustes únicos relacionados con esta fuente de luz para simular la iluminación de entornos grandes.

Sombras de nubes y de la atmósfera

En la sección Atmósfera y nubes de la Luz, encontrarás ajustes y propiedades que determinan cómo interactuará esta fuente de luz con la Atmósfera del cielo y las Nubes volumétricas, por ejemplo, hacer que el sol afecte a la atmósfera y las nubes, proyectar sombras desde o sobre las nubes, y la calidad de las sombras, entre otros.

Mapas de sombras en cascada

Los mapas de sombras en cascada dividen el campo de visión de la cámara en diferentes cascadas (o niveles de detalle de las sombras) para crear sombras dinámicas en toda la escena. Esto optimiza las sombras a distancias mayores para aportar calidad donde se necesita: mayor calidad cuanto más cerca se está de la posición de la cámara, menor calidad cuanto más lejos se está de la posición de la cámara.

Los ajustes que se encuentran en la sección Mapas de sombras en cascada especifican el número de cascadas a utilizar, la distancia máxima, dónde distribuir la calidad y dónde debe estar la transición entre cada cascada.

Los mapas de sombras en cascada tienen una distancia máxima que tú debes especificar. Pero cuando necesites proyectar sombras sobre objetos más grandes, puedes utilizar las Cascadas de sombras lejanas para proyectar sombras a distancias mayores. Sin embargo, la única diferencia es que, en este caso, tienes que habilitar los recursos específicos que deseas que tengan sombra a esta distancia. Puedes hacerlo seleccionando un Actor en el Nivel y activando Sombra lejana en ese recurso.

Opciones de optimización y rendimiento de las sombras

El rendimiento de las sombras puede depender en gran medida del método de sombreado empleado en tu proyecto.

Las propiedades mencionadas en esta sección son puntos de partida para optimizar la iluminación en una escena, especialmente para las luces dinámicas donde algunos métodos de sombreado son más costosos, como la asignación predeterminada de sombras.

• El Radio de atenuación para Puntos de luz, Focos de luz y Luces rectangulares es importante para controlar no solo dónde aparece la luz dentro de la escena, sino para limitar el número de objetos que se deben sombrear, lo que puede hacerlos costosos para algunos métodos de sombreado, especialmente el método de asignación predeterminada de sombras.
• Al desactivar Proyectar sombras en las luces dinámicas, el rendimiento puede mejorar si las sombras no contribuyen demasiado a la escena, la luz afecta a varios objetos con un radio de atenuación amplio, o los recursos tienen muchos detalles geométricos. Esto afecta, principalmente, a los métodos iluminados mediante la asignación tradicional de sombras, pero es importante tenerlo en cuenta para cualquier luz dinámica con el fin de reducir el costo de fotogramas.
• Al establecer una Distancia máxima de trazado en una luz, se limitará su contribución de sombreado dinámico hasta ese punto. En el caso de escenas en las que hay muchas luces pequeñas o medianas que afectan a una zona, esto puede ayudar a reducir el costo de fotogramas. Al utilizar Rango de atenuación máximo además de la distancia máxima de trazado, la luz se atenuará con el tiempo para que no aparezca y desaparezca de forma abrupta.
• El método de sombreado Mapa de sombras es producto del equilibrio entre la calidad y el rendimiento. A veces, conviene sacrificar el rendimiento por un poco de calidad. La propiedad Resolución del mapa de sombras permite aumentar el mapa de sombras de la luz seleccionada con el fin de cambiar calidad por rendimiento.
• Al utilizar Sombras de trazado de rayos por hardware puedes ajustar la propiedad Muestras por píxel en la sección Trazado de rayos para aplicar más muestras a las sombras de trazado de rayos de la luz. Con menos muestras, se reduce la calidad y se mejora el rendimiento, mientras que con más muestras, se mejora la calidad (hasta cierto punto con el algoritmo de eliminación de ruido), pero cuesta más.